ТЕЛЕВИЗИОННЫЙ ЭНДОСКОП

Полезная модель относится к оптическим приборам, в частности к средствам неразрушающего контроля внутренних поверхностей полых нагретых тел, и может быть использована в составе телевизионных систем контроля газовых турбин, а также в производствах с высокотемпературными процессами.
Известен телевизионный эндоскоп (RU 2457521, G02B 23/24, 2012), который используется для наблюдения и контроля внутренних поверхностей полых нагретых тел. Внешний корпус эндоскопа конструктивно выполнен в виде трубки с закрепленным на одном из концов зеркалом, расположенным под углом 45° к оси корпуса. Боковая поверхность корпуса содержит не менее двух отверстий, одно из которых служит для подвода потока охлаждающего газа, другое - для ввода изображения и выхода потока газа. Корпус и зеркало изготовлены из тугоплавких материалов, стойких к окислению.
Известен телевизионный эндоскоп (RU 2527663, G02B 23/24, 2012), аналогичный предыдущему, который с целью увеличение углового поля зрения эндоскопа дополнительно оснащен термостойкой линзой, расположенной между отверстием ввода изображения и зеркалом. При этом линза, обдувается потоком движущегося газа. Данное техническое решение выбрано в качестве прототипа, так как является наиболее близким к предлагаемой полезной модели.
Недостатками указанных телевизионных эндоскопов является не эффективная система охлаждения, ограничивающая температуру их использования и снижающая ресурс эксплуатации без ухудшения качества передаваемого изображения. Корпус прототипа не защищен от нагрева излучением, а так же не защищен от нагрева через контакт с горячими газами исследуемого объекта. Охлаждающий газ, транспортируемый внутри корпуса, нагревается от разогретых стенок корпуса и поступает к зеркалу и линзе, обладая более высокой собственной температурой, что значительно снижает эффективность их охлаждения. Линза не имеет охлаждения со стороны, обращенной к исследуемому объекту, а зеркало не имеет охлаждения с обратной стороны. Поскольку линза обдувается потоком охлаждающего газа только по поверхности обращенной внутрь эндоскопа, противоположная ей, обращенная к высокотемпературному исследуемому объекту, поверхность линзы обладает более высокой температурой. Разница температур ведет к выгибанию линзы, изменяется кривизна ее обеих поверхностей, что меняет ее оптические характеристики. Аналогично искривляется и зеркало, в результате изображение исследуемого объекта искажается, а кроме этого и получение резкого изображения при этих условиях затруднительно.
Задача полезной модели заключается в повышении температурного диапазона эксплуатации и увеличение ресурса за счет использования в конструкции более эффективной газовой системы охлаждения.
Поставленная техническая задача решается созданием дополнительного контура охлаждения, направленного на эффективное охлаждение линзы, зеркала и корпуса эндоскопа. Для этих целей на корпус эндоскопа, выполненный в виде трубки, коаксиально с ним, устанавливается защитный экран, выполненный в виде трубки с внутренним диаметром большим, чем внешний диаметр корпуса. Торец экрана, обращенный к зеркалу, закрыт. Защитный экран оснащен отверстием для подачи охлаждающего газа в полость между корпусом и защитным экраном, отверстием для ввода изображения, которое служит и для выхода охлаждающего газа на внешнюю (обращенную к исследуемому объекту) поверхность линзы, а также отверстиями меньших размеров, которые расположены в стенках защитного экрана и на его торце, расположенном со стороны зеркала. Разница диаметров корпуса и экрана, размер указанных отверстий их количество определяются исходя из возможностей по расходу охлаждающего газа.
Внешняя поверхность защитного экрана покрыта светоотражающим слоем, уменьшающим нагрев защитного экрана излучением исследуемой высокотемпературной полости.
Охлаждение линзы и зеркала производится с лицевых и обратных сторон. Охлаждающий газ, подаваемый внутри корпуса на лицевую поверхность зеркала и на линзу, транспортируется к ним с меньшим нагревом во время следования внутри корпуса, что обеспечивается защитным экраном, защищающим корпус от нагрева конвективным теплом и излучением.
Более низкая температура охлаждающего газа подаваемого внутри корпуса обеспечивает более эффективный теплообмен между нагретыми поверхностями линзы и зеркала и охлаждающим их газом.
Обратная сторона зеркала охлаждается газом, транспортируемым в пространстве между корпусом и защитным экраном.
Технический результат полезной модели - повышение предельных значений температуры эксплуатации эндоскопа и увеличение его ресурса без ухудшения качества передаваемого изображения.
Полезная модель поясняется чертежом. На фиг. 1 схематически изображен общий вид телевизионного эндоскопа. Устройство состоит из зеркала 1, соединенного с корпусом 2, отверстия 3 для выхода газа из корпуса и отверстия 4 для подачи охлаждающего газа, линзы 5, телевизионного модуля 6, защитного экрана 7, отверстия в экране 8 предназначенного для ввода изображения и подачи охлаждающего газа на внешнюю поверхность линзы. Устройство имеет отверстия малого диаметра в стенках защитного экрана и на его торце, расположенном со стороны зеркала (на фиг. 1 не показаны).
Устройство работает следующим образом: корпус 2 телевизионного эндоскопа, выполненный в виде трубки, помещают в высокотемпературную зону исследуемого объекта и располагают таким образом, чтобы объект исследования находился в его поле зрения. При этом через входное отверстие 4 в корпус и в полость между корпусом и защитным экраном подают газ с определенным значением массового или объемного расхода, который охлаждает зеркало 1, линзу 5, стенки корпуса 2, стенки экрана и выходит через отверстия 3 и 8, а также через отверстия малого диаметра, расположенные на боковой поверхности и торце экрана, со стороны зеркала. Линза формирует изображение, которое регистрируется телевизионным модулем 6.