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Dokumentenidentifikation DE19935379C2 28.11.2002
Titel Bestrahlungsvorrichtung mit durchlässiger Abdeckung
Anmelder Heraeus Noblelight GmbH, 63450 Hanau, DE
Erfinder Brieden, Karl-Wilhelm, 63579 Freigericht, DE;
Eckert, Jörg, 63486 Bruchköbel, DE;
Herter, Beate, Dr., 76137 Karlsruhe, DE
DE-Anmeldedatum 29.07.1999
DE-Aktenzeichen 19935379
Offenlegungstag 08.02.2001
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 28.11.2002
Veröffentlichungstag im Patentblatt 28.11.2002
IPC-Hauptklasse G21K 5/04
IPC-Nebenklasse B01J 19/08   
Zusammenfassung Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bestrahlungsvorrichtung mit einem Prozeßraum und einer Transportvorrichtung für den Transport eines Behandlungsgutes durch den Prozeßraum in einer Transportebene, mit mindestens einer oberhalb der Transportebene vorgesehenen Bestrahlungslampe und mit einer für die von der Bestrahlungslampe emittierten Strahlung durchlässigen Abdeckung aus einem spröden Material, die zwischen Bestrahlungslampe und Transportebene angeordnet ist. Derartige Bestrahlungsvorrichtungen werden beispielsweise zum Erwärmen von Lebensmittelprodukten oder für die Formgebung und Entkeimung von Verpackungsmaterialien für Lebensmittelverpackungen eingesetzt. Bei der bekannten Bestrahlungsvorrichtung kann es jedoch vorkommen, daß unbemerkt herabfallende Bruchstücke aus der Abdeckplatte das Behandlungsgut verunreinigen. Um den strengen Anforderungen an Hygiene und Betriebssicherheit bei der Lebensmittelverarbeitung gerecht zu werden, ist erfindungsgemäß die Abdeckung mit mindestens einer Leiterbahn aus einem elektrisch leitenden Material versehen, wobei die Leiterbahn mit einer Auswerteeinheit verbunden ist, die fortlaufend eine elektrische Eigenschaft der Leiterbahn erfaßt.

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bestrahlungsvorrichtung mit einem Prozessraum, mit einer Transportvorrichtung für den Transport eines Behandlungsgutes durch den Prozessraum in einer Transportebene, mit mindestens einer oberhalb der Transportebene vorgesehenen Bestrahlungslampe und mit einer für die von der Bestrahlungslampe emittierten Strahlung durchlässigen Abdeckung aus einem spröden Material, die zwischen Bestrahlungslampe und Transportebene angeordnet ist.

Derartige Bestrahlungsvorrichtungen sind beispielsweise aus der DE 196 51 977 A1 zur Härtung von UV-Lacken und Druckfarben bekannt.

Derartige Bestrahlungsvorrichtungen werden aber auch zum Erwärmen von Lebensmittelprodukten, wie Backwaren, Fleisch- und Frittierwaren oder für die Formgebung und Entkeimung von Verpackungsmaterialien für Lebensmittelverpackungen eingesetzt. Je nach Einsatzzweck handelt es sich bei den Bestrahlungslampen um Infrarot-Strahler und/oder um UV-Strahler.

Eine Bestrahlungsvorrichtung gemäß der eingangs genannten Gattung ist in der Produktinformationsschrift der Heraeus Noblelight GmbH "Heraeus IR-Module KR: Wärme nach Maß im Know-how-Pack" (Druckvermerk: 2C 5.97/VN. Ku) beschrieben. Daraus ist eine Infrarot-Anlage zu entnehmen, die mit einem IR-Bestrahlungsmodul bestückt ist, bei dem mehrere sogenannte Zwillingsrohrstrahler in einem gemeinsamen Rahmen gehalten werden. In einer Sonderausfertigung umfasst das Bestrahlungsmodul zusätzlich eine IR-durchlässige Abdeckplatte aus Glas. Das Modul wird im Prozessraum der Infrarotanlage oberhalb eines durchlaufenden Behandlungsgutes montiert, wobei die Abdeckplatte zwischen dem Behandlungsgut und den Zwillingsrohrstrahlern angeordnet ist. Die bekannte Infrarotanlage wird beispielsweise zum Trocknen, Erwärmen oder Härten eines durchlaufenden Behandlungsgutes eingesetzt, wobei die Abdeckplatte ein Herunterfallen von Staub- oder Schmutzpartikeln auf das Behandlungsgut verhindert.

Die bekannte Infrarotanlage ist jedoch für einen Einsatz zum Erwärmen von Lebensmittelprodukten oder für die Formgebung und Entkeimung von Verpackungsmaterialien für Lebensmittelverpackungen nur bedingt geeignet. Denn bei der Herstellung bzw. Weiterverarbeitung von Lebensmitteln und Lebensmittelverpackungen werden an die Reinhaltung besonders hohe Anforderungen gestellt. Bei der bekannten Infrarotanlage kann es jedoch vorkommen, dass herabfallende Bruchstücke aus der Abdeckplatte das Behandlungsgut verunreinigen, ohne dass dies bemerkt wird.

Die DE 40 37 483 A1 offenbart ein UV-Bestrahlungsgerät mit einer UV-Strahlenquelle und einer dieser UV-Strahlenquelle vorgeschalteten Filterglasscheibe, die für die menschliche Haut schädliche UV-Strahlung unterhalb etwa 330 nm vollständig sowie sichtbares Licht und IR- Strahlung weitgehend absorbiert und bräunende UV-Strahlung durchlässt. Die Filterglasscheibe ist in der Nähe ihres Umfangrandes mit einer stromdurchflossenen, elektrischen Leiterbahn belegt. Bei Bruch der Filterglasscheibe reißt die Leiterbahn und der Stromfluss wird unterbrochen, was zu einer Abschaltung der UV-Strahlenquelle führt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verbesserung der bekannten Bestrahlungsvorrichtung anzugeben, die den strengen Anforderungen an Hygiene und Betriebssicherheit gerecht wird, wie sie sich bei der Lebensmittelverarbeitung stellen.

Diese Aufgabe wird ausgehend von der eingangs beschriebenen Bestrahlungsvorrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Abdeckung mit mindestens einer Leiterbahn aus einem elektrisch leitenden Material versehen ist und dass die Leiterbahn aus einer einbrennbaren Dickfilmleitpaste hergestellt ist, wobei die Leiterbahn aus einem für infrarote und/oder ultraviolette Strahlung beständigen Material besteht und auf der Seite der Abdeckung vorgesehen ist, die der Bestrahlungslampe zugewandt ist, wobei die Leiterbahn mit einer Auswerteeinheit verbunden ist, die fortlaufend eine elektrische Eigenschaft der Leiterbahn erfasst.

Mittels der von der Auswerteeinheit fortlaufend erfassten elektrischen Eigenschaft der Leiterbahn kann es sich beispielsweise um eine Messung des elektrischen Widerstandes der Leiterbahn handeln, um einen in der Leiterbahn fließenden Strom, oder um eine an der Leiterbahn angelegte Spannung. Die Messung der elektrischen Eigenschaft kann kontinuierlich oder nach vorgegebenen Zeitintervallen erfolgen.

Bei einem Riss der Abdeckplatte ändert sich die elektrische Eigenschaft der Leiterbahn, sofern letztere von dem Riss mitbetroffen ist. Um dies zu gewährleisten ist die Leiterbahn so ausgelegt, dass sie bei einem Riss der Abdeckplatte ebenfalls zerbricht oder wenigstens derart verformt wird, dass diese Verformung zu einer Änderung der erfassten elektrischen Eigenschaft führt. Diese Änderung wird von der Auswerteeinheit erfasst und in ein Signal umgesetzt. Das Signal kann zum Beispiel ein Warnsignal für eine Bedienungsperson sein oder ein elektrischer Impuls, der zum Abschalten der Transportvorrichtung oder der Bestrahlungsvorrichtung führt. Sprünge oder Brüche der Abdeckplatte können so frühzeitig erkannt und von eventuellen Bruchstücken verunreinigtes Behandlungsgut sofort aussortiert werden.

Dadurch, dass eine elektrische Eigenschaft der Leiterbahn erfasst wird, kann eine besonders einfache und preiswerte Auswerteeinheit eingesetzt werden, wie beispielsweise handelsübliche Widerstands-, Strom- oder Spannungsmessgeräte.

Die Leiterbahn befindet sich auf der Seite der Abdeckung, die der Bestrahlungslampe zugewandt ist. Dies gewährleistet, dass keine sich ablösenden Bestandteile der Leiterbahn auf das Behandlungsgut gelangen und dies verunreinigen können.

Es ist mindestens eine Leiterbahn vorgesehen. Diese kann in vielfältiger Weise auf der Abdeckung oder eingebettet in der Abdeckung verlaufen. Selbstverständlich können auch mehrere, parallel geschaltete Leiterbahnen mit gleichem oder unterschiedlichem Design auf der Abdeckung vorgesehen sein. Der konkrete Verlauf und die Dichte der Leiterbahn-Belegung hängen von den Erfordernissen im Einzelfall ab. Das Erfassen eines Sprunges der Abdeckung ist um so frühzeitiger und sicherer zu gewährleisten, je dichter die Belegung der Leiterbahn auf oder in der Abdeckung ist, und je näher die Leiterbahn an demjenigen Bereich oder an denjenigen Bereichen der Abdeckung verläuft, die von dem Sprung betroffen sind. Da Risse einer Glasplatte üblicherweise am Rand beginnen oder enden, sind besonders die Randbereiche zu beachten. Die geometrische Form der Abdeckung ist für die Erfindung nicht entscheidend. Sie kann beispielsweise als ebene oder gebogene Platte, als Haube oder Wanne, Rohr oder Hülse ausgebildet sein. Üblicherweise besteht die Abdeckung aus Glas. Die erfindungsgemäße Lehre ist jedoch auch für Bestrahlungsvorrichtungen mit Abdeckungen aus anderen spröden, bruchgefährdeten Materialien, wie Keramik, gleichermaßen vorteilhaft anwendbar.

Da die Bestrahlungsvorrichtung bevorzugt im Bereich der Lebensmittelindustrie eingesetzt werden soll, wo infrarote und/oder ultraviolette Strahlung angewendet wird, soll die Leiterbahn dauerhaft gegenüber der Einwirkung von IR- und/oder UV-Strahlung beständig sein. Andernfalls würden Fehlermeldungen registriert werden, die nicht im Zusammenhang mit Rissen in der Abdeckung stehen, was das Warnsystem unbrauchbar machen würde.

Durch das Einbrennen der Leiterbahn in die Abdeckung wird eine feste Verbindung mit dem Material der Abdeckung realisiert, so dass jede geometrische Veränderung der Abdeckung sofort und sicher erfasst wird.

Als günstig hat sich eine Leiterbahn erwiesen, die mindestens von einem Randbereich zum gegenüberliegenden Randbereich der Abdeckung verläuft. Dadurch wird gewährleistet, dass ein quer zur Leiterbahn verlaufender Riss frühzeitig erkannt wird. Die Leiterbahn kann die beiden sich gegenüberliegenden Randbereiche direkt verbinden; im Sinne einer frühzeitigen Risserkennung kann aber vorteilhafter sein, auch andere Bereiche der Abdeckplatte einzubeziehen, indem die Leiterbahn auch dort entlang geführt wird.

Es hat sich auch eine Ausführungsform der Bestrahlungsvorrichtung bewährt, bei der die Leiterbahn von einem Ende der Abdeckung zum gegenüberliegenden Ende in Form einer Schleife verläuft. Unter einer Schleife wird dabei ein Verlauf verstanden, bei der sich Teilstrecken der Leiterbahn nahe kommen. Vorteilhafterweise verläuft die Leiterbahn beispielsweise als Schleife in Form ähnlich einer 8 über die Abdeckung, denn abgesehen von dem kleinen, mittleren Bereich, in dem die Leiterbahnen relativ eng beieinander liegen, sind relativ große, von Leiterbahnen freie Bestrahlungsflächen realisierbar. Gleichzeitig wird eine Rissausbreitung in allen Richtungen möglichst frühzeitig erkannt.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Abdeckung aus einem für infrarote und/oder ultraviolette Strahlung transparentem Material besteht. Insbesondere für eine Verwendung der Bestrahlungsvorrichtung zur Entkeimung mittels UV-Strahlung ist eine Abdeckung geeignet, die aus Quarzglas besteht, da dies für den fraglichen Wellenlängenbereich transparent ist.

Im Sinne einer guten elektrischen Leitfähigkeit hat es sich bewährt, wenn derartige Leiterbahnen im wesentlichen Palladium (Pd) und/oder Silber (Ag) und/oder Gold (Au), bzw. Legierungen dieser Metalle enthalten.

In dieser Hinsicht hat sich besonders eine Leitpaste bzw. eine damit ausgebildete Leiterbahn auf Basis einer Silber-Legierung bewährt. Derartige Pasten sind in Quarzglas einbrennbar, so dass eine gute Haftung der Leiterbahn auf dem Quarzglas gewährleistet wird. Derartige Leiterbahnen sind gegenüber UV-Strahlung stabil, was den Einsatz der erfindungsgemäßen Bestrahlungsvorrichtung für die UV-Entkeimung ermöglicht.

Als Aufbringtechnik für die Leiterbahnen sind neben den geschilderten Verfahren mittels einer Leitpaste grundsätzlich auch andere Verfahren in Betracht zu ziehen. Beispielsweise kommen Verfahren der Dünnfilmtechnik (z. B. Aufsputtern oder Bedampfen) in Frage, soweit damit dauerhaft eine ausreichende Haftung und UV-Beständigkeit der Leiterbahn auf der Abdeckung zu gewährleisten ist.

Nachfolgend wird die erfindungsgemäße Bestrahlungsvorrichtung anhand eines Ausführungsbeispiels und anhand einer Patentzeichnung näher erläutert. In der Patentzeichnung zeigen im einzelnen in schematischer Darstellung:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bestrahlungsvorrichtung in einem Schnitt senkrecht zur Transportebene, und

Fig. 2a, 2b, 2c eine Abdeckplatte mit jeweils einer darauf eingebrannten Leiterbahn in einer Draufsicht.

Die in Fig. 1 dargestellte Bestrahlungsvorrichtung dient zum Entkeimen von Joghurt-Bechern durch UV-Bestrahlung.

Die Bestrahlungsvorrichtung weist beispielhaft ein Außengehäuse 1 auf, das einen Prozessraum 2 umgibt. Auf einer Fördereinrichtung 3 aufliegend werden die Becher 4 senkrecht zur Zeichenebene durch den Prozessraum 2 gefördert. Die Fördereinrichtung 3 definiert eine Förderebene 5, die in Fig. 1 anhand einer gestrichelten Linie 5 symbolisiert ist. Im oberen Teil 8 des Außengehäuses 1 ist oberhalb der Förderebene 5 eine UV-Bestrahlungslampe 6 (im folgenden auch als Bestrahlungsmodul bezeichnet) vorgesehen, die aus mehreren UV- Strahlern 7 gebildet wird, die UV-Strahlung bei einer Wellenlänge von 254 nm emittieren. Die UV-Strahler 7 sind gemeinsam im Gehäuse der Bestrahlungsmodul 6 parallel zueinander angeordnet. Zwischen dem Bestrahlungsmodul 6 und der Förderebene 5 ist eine Abdeckung 9 in Form einer Abdeckplatte aus Quarzglas vorgesehen, die ein Herabfallen von Verunreinigungen aus dem Bestrahlungsmodul 6 auf die Joghurt-Becher 4 verhindert. Die Abdeckplatte 9 wird von einem Metallrahmen 11 gehalten, der am oberen Teil 8 des Außengehäuses 1 befestigt ist.

Die Dicke der Abdeckplatte 9 beträgt etwa 2 bis 3 mm. Auf ihrer dem Bestrahlungsmodul 6 zugewandten Oberseite 10 ist eine Leiterbahn aus einer Ag- oder PdAu-Legierung aufgebracht, wobei hierzu bekannte Auftragsverfahren wie Aufsprühen oder Siebdrucken von entsprechenden Leitpasten mit anschließenden Einbrennen angewendet werden. Verlauf, Abmessungen und Eigenschaften der so erzeugten Leiterbahnen werden weiter unten anhand der Fig. 2a bis 2c erläutert. An den Enden der Leiterbahn kann beispielsweise die elektrische Spannung abgegriffen werden. Eine Auswerteschaltung erfasst im Fall des Bruchs der Abdeckplatte und der damit einhergehenden Unterbrechung der Leiterbahn(en) eine sprunghafte Änderung dieses elektrischen Wertes, wodurch ein Fehlerwarnsystem für die Bestrahlungsvorrichtung aktiviert wird.

Fig. 2a zeigt eine Draufsicht auf die Oberseite 10 der Abdeckplatte 9. Die Leiterbahn 12 verläuft annähernd rechteckig, parallel am Rand zur rechteckigen Abdeckplatte 9. Die Dicke der Leiterbahn 12 beträgt hier und in den folgenden Figuren jeweils etwa 10 µm, die Breite jeweils etwa 2 mm.

Eine weitere Ausführungsmöglichkeit für den Verlauf der Leiterbahn wird in Fig. 2b gezeigt. Hier verläuft die Leiterbahn 12 in Form eine Schleife, die etwa dem Bild der Zahl Acht entspricht, jedoch ohne Kreuzung der Leiterbahn. Das Verhältnis von freier Fläche zu Leiterbahnlänge ist hier besonders günstig. In Fig. 2c dagegen liegen die gewundenen Leiterbahnabschnitte dichter beieinander, was eine hohe Sicherheit dafür bietet, dass auch kleine, in relativ eng begrenzten Bereichen auftretende Risse erfasst werden. Die von Leiterbahnen gänzlich freien Bereiche der Abdeckplatte 9 sind bei diesem Leiterbahn-Design im Vergleich zu den Ausführungen gemäß Fig. 2a oder 2b jedoch etwas kleiner.


Anspruch[de]
  1. 1. Bestrahlungsvorrichtung mit einem Prozeßraum, mit einer Transportvorrichtung für den Transport eines Behandlungsgutes durch den Prozeßraum in einer Transportebene, mit mindestens einer oberhalb der Transportebene vorgesehenen Bestrahlungslampe und mit einer für die von der Bestrahlungslampe emittierten Strahlung durchlässigen Abdeckung aus einem spröden Material, die zwischen Bestrahlungslampe und Transportebene angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung (9) mit mindestens einer Leiterbahn (12) aus einem elektrisch leitenden Material versehen ist und dass die Leiterbahn (12) aus einer einbrennbaren Dickfilmleitpaste hergestellt ist, wobei die Leiterbahn (12) aus einem für infrarote und/oder ultraviolette Strahlung beständigen Material besteht und auf der Seite der Abdeckung (9) vorgesehen ist, die der Bestrahlungslampe (6) zugewandt ist, wobei die Leiterbahn (12) mit einer Auswerteeinheit verbunden ist, die fortlaufend eine elektrische Eigenschaft der Leiterbahn (12) erfasst.
  2. 2. Bestrahlungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Leiterbahn (12) mindestens von einem Randbereich zum gegenüberliegenden Randbereich der Abdeckung (9) verläuft.
  3. 3. Bestrahlungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahn (12) um den Umfang der Abdeckung (9) verläuft.
  4. 4. Bestrahlungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahn (12) von einem Ende der Abdeckung (9) zum gegenüberliegenden Ende in Form mindestens einer Schleife verläuft.
  5. 5. Bestrahlungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung (9) aus einem für infrarote und/oder ultraviolette Strahlung transparenten Material besteht.
  6. 6. Bestrahlungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung (9) aus Quarzglas besteht.
  7. 7. Bestrahlungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahn (12) Palladium und/oder Silber und/oder Gold enthält.






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