Устройство термостатирования передающей телевизионной трубки

 

Существо изобретения: устройство термостатирования содержит размещенную в герметичном корпусе передающую телевизионную трубку, на входном окне которой размещена термостатическая батарея, набранная из термоэлементов, электрически соединенных между собой, при этом входное окно передающей телевизионной трубки выполнено из пластины кристалла лейкосапфира, оптическая ось которого соосна оптической оси передающей телевизионной трубки, а термоэлектрическая батарея выполнена в виде диска с прямоугольным окном эквивалентным рабочей поверхности мишени. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к телевизионной технике и может быть использовано для термостатирования дистанционно управляемых телевизионных камер, используемых для осмотра труднодоступных мест, в частности ядерных энергетических установок.

Использование телевизионных камер для осмотра ядерных реакторов ограничено высокой окружающей температурой, которая существует в реакторе. Эта температура намного выше допустимой рабочей температуры электронных компонентов телевизионной передающей камеры. Кроме того высокая окружающая температура в значительной степени влияет на качество передаваемого изображения, а также сказывается на чувствительности передающей телевизионной камеры.

Ранее было предложено устройство для визуального обследования внутреннего объема корпуса ядерного реактора [1] Устройство содержит люк, выполненный в верхней экранирующей крышке реактора и сильфонное устройство, закрепленное над люком. Через верхнюю часть сильфонного устройства сквозь люк вставлена охлаждаемая труба, которую можно поднимать и опускать. Охлаждаемая труба имеет патрубки для подачи и выпуска охлаждаемого газа и термостойкую наружную трубу, на нижнем конце которой сформировано окно для наблюдения. В нижней части трубы перед окном на приводном механизме установлена телевизионная камера. Охлаждающий газ подается через патрубок для подачи охлаждаемого газа, проходит вниз по охлаждаемой трубе и обдувает телевизионную камеру, расположенную в зоне окна для наблюдения. Затем газ поднимается вверх по зазору, образованному термостойкой и охлаждаемой трубами.

Предложенный способ требует применение большого количества охлаждающего газа, кроме того сам газ при прокачке его через шланги нагревается. Требуется система обеспечивающая циркуляцию газа и его охлаждение. Поскольку в качестве охлаждающего газа используется CO₂, то возможно возникновение наведенной радиации, а в случае повреждения коммуникационной системы может произойти утечка газа во внешнюю атмосферу.

Было предложено другое устройство для визуального обследования ядерного реактора [2] Устройство содержит телевизионную передающую камеру заключенную в герметичный корпус и подвешенную на гибком шланге. Корпус представляет собой цилиндр, вдоль продольной оси которого расположена передающая телевизионная камера, окруженная несколькими коаксиально расположенными цилиндрами. Цилиндры имеют общее глухое дно и верхнюю пластину, которая имеет отверстия у наружного цилиндра. Каждый цилиндр по своей образующей имеет отверстия для соединения соседних цилиндров, при этом эти отверстия в соседних цилиндрах смещены относительно друг друга на 180 ^o. Кабель, на котором подвешена передающая телевизионная камера, имеет также коаксиальную структуру, для прохода электрокабеля к телевизионной камере, для подачи охлаждающего газа к телевизионной камере и для отвода охлаждаемого газа от наружного цилиндра.

Устройство [2] обеспечивает более эффективное охлаждение передающей телевизионной камеры по сравнению с устройством [1] так как телевизионная камера как бы окружена многослойной газовой завесой, отделяющей телевизионную камеру от наружной окружающей атмосферы. Поэтому количество охлаждающего газа может быть в этом случае уменьшено. Однако в силу того, что охлаждающий газ при переходе из одного цилиндра в другой меняет направление своего движения, происходит более интенсивное нагревание самого газа. Кроме того, наличие коаксиальной структуру кабеля подвески телевизионной камеры приводит к значительному увеличению габаритов механизма, осуществляющего подачу кабеля.

Известно также устройство для охлаждения передающей телевизионной камеры [3] посредством испарения жидкости, помещенной в пустотелой емкости имеющей пористые стенки. Телевизионная камера установлена вдоль продольной оси герметичного цилиндра. Коаксиально продольной оси в цилиндре установлена пустотелая емкость с пористыми наружной и внутренней стенками. В результате диффузии охлаждающей жидкости через пористые стенки емкости осуществляется отвод тепла от телевизионной камеры и от герметичного цилиндра, контактирующего с наружной атмосферой. Газ поднимается вверх и через концентрические кольцевые проходы отводится к теплообменнику и в систему циркуляции.

В этом устройстве достигается более интенсивный отвод тепла, чем в вышеуказанных устройствах. Но все негативные моменты, связанные с необходимостью обеспечения циркуляции охлаждающей среды сохраняются. Кроме того вышерассмотренные способы охлаждения приводят к увеличению наружного размера телевизионного устройства.

Была предложена система охлаждения телевизионной аппаратуры, основанная на использовании эффекта Пельтье [4] Передающая телевизионная камера размещена в оболочке, окруженной кольцеобразными полупроводниками элементами типа "Р", чередующимися с аналогичными элементами типа "п". Элементы изготовлены из таких материалов, как теллурид висмута, теллурид сурьмы, арсенид галлия. Они соединены последовательно и заключены в изолирующих кожух, при этом со стороны телевизионной камеры полупроводниковые элементы находятся в контакте со втулкой, окружающей телекамеру и выполненной из металла с высокой теплопроводностью, а изолирующий кожух выполнен из материала с высокой рассеивающей теплоспособностью. При прохождении электрического тока от внешнего источника через блок полупроводниковых элементов возникает разность температуры горячей и холодной граней блока. При этом на холодной грани теплота поглощается от охлаждаемой телекамеры и передается горячей грани и далее в окружающую среду. Одновременно в цепи блока выделяется теплота, которая передается холодной грани путем теплопроводности. Поскольку максимальное снижение температуры находится в квадратичной зависимости от температуры холодной грани, то необходимо максимально снизить величину выделяемой в цепи блока теплоты, что достигается путем соединения горячей грани с радиатором.

Предложенное устройство по сравнению с устройством [3] позволяет значительно сократить габариты передающей телекамеры, упростить систему отвода тепла и повысить эффективность охлаждения. Однако с помощью известного устройства охлаждение мишени осуществляется через охлаждение баллона видикона. Поэтому трудно определить степень охлаждения мишени. Кроме того, такой способ охлаждения требует более значительных затрат.

Наиболее близким по своей технической сущности по отношению к заявляемому является устройство термостатирования передающей телевизионной трубки [5] содержащее передающую телевизионную трубку с мишенью на входном окне, на наружной поверхности которой установлена термоэлектрическая батарея, набранная из термоэлементов, электрически соединенных между собой. Три термоэлемента равномерно расположены вдоль окружности вокруг мишени передающей трубки и электрически соединены между собой.

Однако с помощью известного устройства не удается избежать неравномерного охлаждения мишени на входном окне видикона. Неравномерное охлаждение мишени приводит к высокой неравномерности темнового фона мишени, а как следствие, к высокой неравномерности видеосигнала, что сказывается на качестве изображения.

Целью изобретения является повышение световой чувствительности передающей телевизионной камеры.

Другой целью настоящего изобретения является повышение отвода тепла от мишени входного окна передающей телевизионной трубки.

Еще одной целью настоящего изобретения является повышение рассеивания отводимого тепла в окружающую атмосферу.

Целью настоящего изобретения является также возможность регулировки величины отводимого тепла от входного окна передающей телевизионной трубки.

В основу настоящего изобретения была положена задача разработать устройство термостатирования передающей телевизионной трубки, которое позволило бы повысить качество передаваемого изображения.

Эта задача решается тем, что в устройстве термостатирования размещенной в герметичном корпусе передающей телевизионной трубки, содержащей передающую телевизионную трубку с мишенью на входном окне, на наружной поверхности которой установлена термоэлектрическая батарея, набранная из термоэлементов, электрически соединенных между собой, согласно изобретению входное окно передающей телевизионной трубки выполнено из пластины кристалла лейкосапфира при этом оптическая ось кристалла лейкосапфира соосна оптической оси передающей телевизионной трубки, а термоэлектрическая батарея выполнена в виде диска с прямоугольным окном эквивалентным рабочей поверхности мишени.

Эта задача решается также тем, что холодная грань термоэлектрической батареи соединена с входным окном через теплопроводящую пасту.

Эта задача решается также тем, что горячая грань термоэлектрической батареи соединена с терморадиатором, соединенным с рабочей средой через теплопередающую пасту, нанесенную на герметичный корпус.

Эта задача решается также тем, что термоэлектрическая батарея соединена с регулируемым стабилизатором тока, величина тока которого функция температуры рабочей среды.

Благодаря более интенсивному и равномерному охлаждению мишени, повышается чувствительность передающей телевизионной трубки, а как следствие, повышается качество передаваемого изображения.

Другие особенности и преимущества заявляемого изобретения могут быть легко поняты со ссылкой на нижеприведенные чертежи, где: фиг. 1 общий вид устройства в разрезе; фиг. 2 вид по стрелке А (фиг. 1).

Устройство термостатирования 1 передающей телевизионной трубки содержит размещенную в герметичном корпусе 2 передающую телевизионную трубку 3 с мишенью 4 на входном окне 5. На наружной поверхности входного окна 5 вне рабочей зоны мишени размещена термоэлектрическая батарея 6, набранная из термоэлементов, электрически соединенных между собой.

Термоэлектрическая батарея 6 выполнена в виде диска с прямоугольным окном 7 эквивалентным рабочей поверхности мишени. Поскольку термоэлектрическая батарея использует всю вне рабочую зону мишени, а в этом и заключается одно из отличий заявляемого изобретения от прототипа, то это позволяет осуществить более интенсивное и равномерное охлаждение мишени.

Входное окно 5 передающей телевизионной трубки 3 выполнено из пластины кристалла лейкосапфира, при этом оптическая ось кристалла лейкосапфира соосна оптической оси 8 передающей телевизионной трубки 3. Световой поток, поступающий через прямоугольное окно термоэлектрической батареи на наружную поверхность входного окна передающей телевизионной трубки, вызывает нагревание входного окна. Поскольку падающий световой поток параллелен оптической оси кристалла лейкосапфира, из которого выполнено входное окно, а максимальное теплопроводность в таком кристалле перпендикулярна падающему световому потоку, то тепло как бы стекает к наружной границы входного окна, т.е. в зону, где расположена термоэлектрическая батарея. Благодаря этому зона входного окна, эквивалентная рабочей зоны мишени, нагревается меньше, что способствует повышению качества передаваемого изображения, а также повышению чувствительности передающей телевизионной трубки.

Холодная грань 9 термоэлектрической батареи 6 соединена с входным окном 5 через теплопроводную пасту 10. Горячая грань 11 термоэлектрической батареи 6 соединена с условно изображенным терморадиатором 12, который через теплопроводную пасту 13, нанесенную на герметичном корпусе 2, связан с рабочей средой, в которой находится герметичный корпус 2, Термоэлектрическая батарея 6 электрически соединена с регулируемым стабилизатором 14 тока, который в свою очередь электрически соединен с датчиком температуры 15 и внешним источником напряжения.

Работа устройства осуществляется следующим образом. Передающую телевизионную трубку 3, установленную в герметичном корпусе 2, вводят в контролируемый объем корпуса высокого давления ядерного реактора, заполненного водой. Включают напряжение на термоэлектрической батарее 6. При прохождении электрического тока через термоэлементы возникает разность температуры горячего и холодного спаев термоэлементов при этом на холодной грани 9 термоэлектрической батареи 6 теплота поглощается от входного окна 5 и передается горячей грани 11 термоэлектрической батареи 6. В силу того, что контакта между холодной гранью 9 термоэлектрической батареи 6 с входным окном 5 осуществляется через теплопроводную пасту 10 отвод тепла от входного окна 5, а следовательно и от мишени 4 будет происходить более интенсивно, при этом за счет стекания тепла от зоны входного окна эквивалентной рабочей зоны мишени 4, будет осуществляться более интенсивное охлаждение рабочей зоны мишени.

Тепло от горячей грани 11 термоэлектрической батареи 6 через терморадиатор 12, теплопроводную пасту 13 передается герметичному корпусу 2 и далее рассеивается в рабочей среде, окружающей герметичный корпус 2. Когда происходит изменение температуры рабочей среды, датчик температуры 15 улавливает эти изменения и вызывает автоматическое срабатывание стабилизатора тока. При этом в зависимости от изменения температуры рабочей среды в большую или меньшую сторону осуществляется увеличение или уменьшение величины электрического тока, пропускаемого через термоэлементы. Благодаря этому осуществляется более эффективное использование термоэлектрической батареи, поскольку, если температура рабочей среды низка, то нет смысла через батарею пропускать большой ток, так как избыточная температура горячей грани термоэлектрической батареи будет за счет теплопроводности передаваться ее холодной грани. А чтобы этого не происходило, нужно будет большое количество тепла рассеивать в рабочей среде, т.е. нагревать ее.

Таким образом, наличие стабилизатора тока позволяет поддерживать температуру мишени на более низком уровне, т.е. позволяет работать в средах с более широким диапазоном рабочей температуры. Одновременно более низкая температура мишени повышает чувствительность передающей телевизионной трубки, поддерживает темновой фон, а следовательно уровень черноты на постоянном уровне.

Формула изобретения

1. Устройство термостатирования передающей телевизионной трубки, содержащее размещенную в герметичном корпусе передающую телевизионную трубку с мишенью на входном окне, на наружной поверхности которой размещена термоэлектрическая батарея, набранная из термоэлементов, электрически соединенных между собой, отличающееся тем, что входное окно передающей телевизионной трубки выполнено из пластины кристалла лейкосапфира, при этом оптическая ось кристалла лейкосапфира соосна оптической оси передающей телевизионной трубки, а термоэлектрическая батарея выполнена в виде диска с прямоугольным окном, эквивалентным рабочей поверхности мишени.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что холодная грань термоэлектрической батареи соединена с входным окном через теплопроводную пасту.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что горячая грань термоэлектрической батареи соединена с терморадиатором, соединенным с рабочей средой через теплопроводную пасту, нанесенную на герметичный корпус.

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что термоэлектрическая батарея соединена с регулируемым стабилизатором тока, величина тока которого функция температуры рабочей среды.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2