Осветительное устройство для визуального контроля посторонних включений в жидкости

Изобретение относится к технической оптике, в частности к осветительной технике, и может быть использовано для визуального контроля наличия посторонних включений в жидкости. Осветительное устройство содержит резервуар для жидкости, выполненный из прозрачного материала. Корпус резервуара для жидкости выполнен в виде параллелепипеда. Источник света 6 создает параллельный пучок лучей света, направленный на резервуар для жидкости на одну из боковых граней 3. Наружная поверхность 7 и внутренняя поверхность 8 каждой боковой грани 3 выполнены плоскопараллельными. На дне 2 корпуса выполнена выемка в виде конуса 9 с вершиной 10 внутри резервуара для жидкости или в виде пирамиды с вершиной внутри резервуара для жидкости. Выемка на дне 2 корпуса может быть выполнена в виде усеченной пирамиды. Выемка на дне 2 корпуса может быть выполнена в виде усеченного конуса. Выемка на дне 2 корпуса может быть выполнена в виде правильной четырехгранной пирамиды с углом при основании менее 40°. Выемка на дне 2 корпуса может быть выполнена в виде конуса вращения с углом при основании менее 40°. Выемка на дне 2 корпуса может быть выполнена в виде усеченной правильной четырехгранной пирамиды с углом при основании менее 40°. Выемка на дне 2 корпуса может быть выполнена в виде усеченного конуса вращения с углом при основании менее 40°. Параллельный поток лучей света от источника света 6 попадает на боковую грань 3 резервуара для жидкости и проходят по нормали через плоскопараллельные наружную и внутреннюю поверхности 7 и 8 и дальше, проходя через содержащуюся в резервуаре жидкость, поток лучей света попадает на внутреннюю поверхность выемки в виде конуса или пирамиды, а также усеченного конуса или усеченной пирамиды. Здесь падающие лучи света преломляются и частично отражаются внутрь резервуара. Дополнительный световой поток, получаемый от отражения от внутренней поверхности выемки, усиливает световой поток, падающий на резервуар для жидкости, создавая высокую освещенность в месте визуального контроля наличия посторонних включений в жидкости. 6 з.п. ф-лы; 6 ил.

 

Изобретение относится к технической оптике, в частности к осветительной технике, и может быть использовано для визуального контроля наличия посторонних включений в жидкости.

Известно устройство для визуального контроля посторонних включений в жидкости, содержащее резервуар (бутылку) для жидкости с горловиной, выполненный из прозрачного материала, источник света (световой экран), создающий параллельный поток лучей, направленных на резервуар ("Производственный технологический регламент на производство водок и ликеро-водочных изделий", Москва, ВНИИПТБ, 1990, с.146).

Известно устройство для визуального контроля посторонних включений в жидкости, содержащее резервуар (бутылку) для жидкости с горловиной, выполненный из прозрачного материала, и источник света (световой экран), создающий параллельный пучок лучей, направленных на резервуар (Н.И.Славуцкая. "Технология ликеро-водочного производства", 1982, с.171-172, ближайший аналог).

Недостатком обоих известных устройств для визуального контроля посторонних включений в жидкости является то, что в качестве резервуара для жидкости обычно используют простую цилиндрическую бутылку, которая не обеспечивает повышение освещенности внутри бутылки за счет особого отражения пучка лучей света от стенок бутылки при одном и том же источнике света, что приводит к большому расходу энергии для создания требуемой освещенности.

Задачей изобретения является создание осветительного устройства, в котором обеспечивается повышение освещенности внутри прозрачного резервуара для визуального контроля посторонних включений при использовании источника света той же мощности.

Задача создания осветительного устройства для визуального контроля посторонних включений в жидкости решается тем, что в устройстве для визуального контроля посторонних включений в жидкости, содержащем резервуар для жидкости, имеющий корпус с горловиной, выполненный из прозрачного материала, и источник света, создающий параллельный поток лучей света, направленных на резервуар, согласно изобретению корпус резервуара выполнен в виде параллелепипеда, наружная и внутренняя поверхности каждой грани которого выполнены плоскопараллельными, а на дне корпуса выполнена выемка в виде пирамиды или конуса с вершиной внутри резервуара.

Выполнение корпуса резервуара в виде параллелепипеда, наружная и внутренняя поверхности каждой боковой грани которого выполнены плоскопараллельными, а выполнение на дне корпуса выемки в виде конуса с вершиной внутри резервуара обеспечивает повышение освещенности внутри резервуара для жидкости для визуального контроля посторонних включений при использовании источника света той же мощности за счет прохождения параллельного пучка лучей света по нормали через плоскопараллельные наружную и внутреннюю поверхности боковой грани параллелепипеда корпуса резервуара для жидкости практически без потерь света и при прохождении через жидкость в резервуаре и при отражении лучей света от внутренней поверхности выемки на дне корпуса в виде конуса с вершиной внутри резервуара создает дополнительный световой поток к световому потоку, падающему на резервуар для жидкости.

Выполнение корпуса резервуара в виде параллелепипеда, наружная и внутренняя поверхности каждой боковой грани которого выполнены плоскопараллельными, а на дне корпуса выполнение выемки в виде пирамиды с вершиной внутри резервуара обеспечивает повышение освещенности внутри резервуара для жидкости для визуального контроля посторонних включений при использовании источника света той же мощности за счет прохождения параллельного пучка лучей света по нормали через плоскопараллельные наружную и внутреннюю поверхности боковой грани параллелепипеда корпуса резервуара для жидкости практически без потерь света и при прохождении через жидкость в резервуаре и при отражении лучей света от внутренней поверхности выемки на дне корпуса в виде пирамиды с вершиной внутри резервуара создает дополнительный световой поток к световому потоку, падающему на резервуар для жидкости.

Выемка на дне корпуса в виде пирамиды может быть выполнена в виде усеченной пирамиды, что также обеспечивает увеличение освещенности внутри резервуара для жидкости для визуального контроля посторонних включений при использовании источника света той же мощности за счет создания отраженного пучка лучей света от боковых граней усеченной пирамиды в дополнение к световому потоку, подаваемому на резервуар для жидкости.

Выемка на дне корпуса в виде конуса может быть выполнена в виде усеченного конуса, что также обеспечивает увеличение освещенности внутри резервуара для жидкости для визуального контроля посторонних включений при использовании источника света той же мощности за счет создания отраженного пучка лучей света от боковой поверхности усеченного конуса в дополнение к световому потоку, подаваемому на резервуар для жидкости.

Выемка на дне корпуса в виде пирамиды может быть выполнена в виде правильной четырехгранной пирамиды с углом при основании менее 40°, что обеспечивает резкое увеличение доли отраженного света от боковой грани четырехгранной пирамиды и увеличение освещенности внутри резервуара для жидкости для визуального контроля посторонних включений при использовании источника света той же мощности.

Выемка на дне корпуса в виде конуса может быть выполнена в виде конуса вращения с углом при основании менее 40°, что обеспечивает резкое увеличение доли отраженного света от боковой поверхности конуса вращения и увеличение освещенности внутри резервуара для жидкости для визуального контроля посторонних включений при использовании источника света той же мощности.

Выемка на дне корпуса в виде правильной четырехгранной пирамиды с углом при основании менее 40° может быть выполнена в виде усеченной правильной четырехгранной пирамиды, что обеспечивает резкое увеличение доли отраженного света от боковой грани усеченной правильной четырехгранной пирамиды и увеличение освещенности внутри резервуара для жидкости для визуального контроля посторонних включений при использовании источника света той же мощности.

Выемка на дне корпуса в виде конуса вращения с углом при основании менее 40° может быть выполнена в виде усеченного конуса вращения, что обеспечивает резкое увеличение доли отраженного света от боковой поверхности усеченного конуса вращения и увеличение освещенности внутри резервуара для жидкости для визуального контроля посторонних включений при использовании источника света той же мощности.

На фиг.1 изображена оптическая схема осветительного устройства для выемки в виде конуса или пирамиды; на фиг.2 - разрез по А-А на фиг.1 для выемки виде конуса вращения; на фиг.3 - разрез по А-А на фиг.1 для выемки в виде конуса; на фиг.4 - разрез по А-А на фиг.1 для выемки в виде правильной четырехгранной пирамиды; на фиг.5 - оптическая схема осветительного устройства для выемки в виде усеченного конуса вращения или усеченной пирамиды; на фиг.6 - схема определения углов выемки в виде конуса вращения и четырехгранной пирамиды.

Осветительное устройства для визуального контроля посторонних включений в жидкости содержит резервуар для жидкости, имеющий корпус с горловиной 1, выполненный из прозрачного материала, например из прозрачного стекла или прозрачной пластмассы. Корпус резервуара для жидкости выполнен в виде параллелепипеда, который в поперечном сечении может быть выполнен в виде квадрата. В качестве жидкости может быть использована спиртосодержащая жидкость. Корпус резервуара для жидкости имеет дно 2, боковые грани 3, плечики 4. На горловину 1 надета крышка 5 для закупоривания резервуара для жидкости. Источник света 6 создает параллельный пучок лучей света, направленный на резервуар для жидкости на одну из боковых граней 3.

Наружная поверхность 7 и внутренняя поверхность 8 каждой боковой грани 3 выполнены плоскопараллельными, то есть наружная и внутренняя поверхности 7 и 8 выполнены плоскими и параллельными друг другу.

На дне 2 корпуса может быть выполнена выемка в виде конуса 9 с вершиной 10 внутри резервуара для жидкости или в виде пирамиды с вершиной внутри резервуара для жидкости.

Основанием пирамиды может быть многоугольник, то есть пирамида может быть выполнена треугольной, четырехугольной и т.д.

Выбор величины углов при основании для выемки в виде конуса или пирамиды определяется исходя из условия размещения конуса в габаритах резервуара для жидкости и создания необходимой освещенности в резервуаре для жидкости для визуального контроля посторонних включений в жидкости.

Выемка на дне 2 корпуса в виде пирамиды может быть выполнена в виде усеченной пирамиды.

Выемка на дне 2 корпуса в виде конуса может быть выполнена в виде усеченного конуса.

Выемка на дне 2 корпуса в виде пирамиды может быть выполнена в виде правильной четырехгранной пирамиды с углом при основании менее 40°.

Выемка на дне 2 корпуса в виде конуса может быть выполнена в виде конуса вращения с углом при основании менее 40°.

Выемка на дне 2 корпуса в виде правильной четырехгранной пирамиды с углом при основании менее 40° может быть выполнена в виде усеченной правильной четырехгранной пирамиды.

Выемка на дне 2 корпуса в виде конуса вращения с углом при основании менее 40° может быть выполнена в виде усеченного конуса вращения 11.

От источника света 6 параллельный поток лучей света попадает на резервуар для жидкости и, проходя по нормали через плоскопараллельные наружную и внутреннюю поверхности 7 и 8 боковой грани 3 параллелепипеда, выполненной из прозрачного материала, будет и дальше идти по прежнему направлению, так как угол падения равен 0°. Проходя через содержащуюся в резервуаре жидкость, поток лучей попадает на внутреннюю поверхность выемки в виде пирамиды или конуса, а также усеченной пирамиды или усеченного конуса. Показатель преломления жидкости в резервуаре для жидкости может быть равен показателю преломления материала, из которого изготовлен корпус резервуара для жидкости. Здесь падающие лучи света преломляются и частично отражаются внутрь резервуара. Затем отраженные лучи света, падая на внутреннюю поверхность 8 боковой грани 3, преломляются и частично отражаются внутрь резервуара. Этот процесс повторяется многократно. Дополнительный световой поток, получаемый от отражения от внутренней поверхности выемки и от боковых граней 3 резервуара, усиливает световой поток, падающий на резервуар для жидкости, создавая высокую яркость и освещенность в том месте, где визуально контролируется наличие посторонних включений в жидкости.

При падении лучей света на внутреннюю поверхность выемки на дне 2 корпуса в виде конуса вращения с углом при основании ϕ<40° или в виде усеченного конуса вращения с углом при основании ϕ<40° падающие лучи света почти полностью отражаются внутрь резервуара для жидкости, создавая более сильный дополнительный световой поток, получаемый от отражения, и усиливая световой поток, падающий на резервуар для жидкости, что приводит к большей освещенности для визуального контроля посторонних включений в жидкости.

Аналогично при падении лучей света на внутреннюю поверхность выемки на дне 2 корпуса в виде правильной четырехгранной пирамиды 11 с углом при основании ϕ<40° или в виде усеченной правильной четырехгранной пирамиды в углом при основании ϕ<40° падающие лучи света почти полностью отражаются внутрь резервуара для жидкости, создавая более сильный дополнительный световой поток, получаемый от отражения, и усиливая световой поток, падающий на резервуар жидкости, что привадит к большей освещенности для визуального контроля наличия посторонних включений в жидкости.

Большее отражение падающих лучей света от внутренней поверхности выемки в виде конуса или пирамиды осуществляется за счет падения лучей света под большим углом падения, который обеспечивает отражение света. Как показали исследования, при углах падения света ψ>50° к нормали к поверхности доля отраженного света быстро увеличивается, достигая 100%. В этом случае конус вращения или четырехгранная пирамида имеют углы при основании ϕ<40° для обеспечения углов падения света ψ>50°. (фиг.6). При углах падения света ψ<50° доля отраженного света значительно меньше и составляет примерно 4-8% от падающей величины света, но тем не менее и эта величина создает дополнительный световой поток, увеличивающий падающий световой поток.

Предложенное осветительное устройство для визуального контроля посторонних включений в жидкости успешно прошло испытания.

1. Осветительное устройство для визуального контроля посторонних включений в жидкости, содержащее резервуар для жидкости, имеющий корпус с горловиной, выполненный из прозрачного материала, и источник света, создающий параллельный пучок лучей света, направленных на резервуар, отличающееся тем, что корпус резервуара выполнен в виде параллелепипеда, наружная и внутренняя поверхности каждой боковой грани которого выполнены плоскопараллельными, а на дне корпуса выполнена выемка в виде пирамиды или конуса с вершиной внутри резервуара.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что выемка на дне корпуса в виде пирамиды выполнена в виде усеченной пирамиды.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что выемка на дне корпуса в виде конуса выполнена в виде усеченного конуса.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что выемка на дне корпуса в виде пирамиды выполнена в виде правильной четырехгранной пирамиды с углом при основании менее 40°.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что выемка на дне корпуса в виде конуса выполнена в виде конуса вращения с углом при основании менее 40°.

6. Устройство по п.4, отличающееся тем, что выемка на дне корпуса в виде правильной четырехгранной пирамиды с углом при основании менее 40° выполнена в виде усеченной правильной четырехгранной пирамиды.

7. Устройство по п.5, отличающееся тем, что выемка на дне корпуса в виде конуса вращения с углом при основании менее 40° выполнена в виде усеченного конуса вращения.