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Dokumentenidentifikation DE10145650C2 24.07.2003
Titel Bestrahlungsvorrichtung mit Reflektor
Anmelder arccure technologies GmbH, 59557 Lippstadt, DE
Erfinder Loch, Juri, 41352 Korschenbroich, DE
Vertreter Kohlmann, K., Dipl.-Ing., Pat.-Anw., 52078 Aachen
DE-Anmeldedatum 15.09.2001
DE-Aktenzeichen 10145650
Offenlegungstag 10.04.2003
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 24.07.2003
Veröffentlichungstag im Patentblatt 24.07.2003
IPC-Hauptklasse G21K 5/04

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Bestrahlungsvorrichtung zur Bestrahlung von Objekten mit insbesondere ultravioletter und/oder infraroter und/oder sichtbarer elektromagnetischer Strahlung mit einer in einem Gehäuse angeordneten langgestreckten Strahlungsquelle, die zwischen mindestens einem die Strahlungsquelle teilweise umgebenden Reflektor und einer auf das zu bestrahlende Objekt ausgerichteten Gehäuseöffnung angeordnet ist, wobei jeder Reflektor aus mehreren miteinander verbundenen Reflektorsegmenten besteht, zwischen denen linienförmige Stoßstellen verlaufen.

Bestrahlungsvorrichtungen, insbesondere für UV-Licht kommen in der photochemischen Beeinflussung von Bestrahlungsobjekten zur Anwendung. Wichtige Anwendungen sind die Aushärtung von Druckfarben, Klebstoffen und Beschichtungen sowie die Sterilisation und die medizinische Bestrahlung. Insbesondere im Bereich der Beschichtung von Holzplatten und Fußbodenbelägen werden UV-Bestrahlungsvorrichtungen mit sehr hohen Bestrahlungsleistungen eingesetzt. Die Bestrahlungsbreite kann bis zu mehreren Metern betragen.

Als Strahlungsquellen in UV-Bestrahlungsvorrichtungen kommen vor allem Gasentladungslampen zum Einsatz, in denen durch das Verdampfen von Metallen ein Plasma erzeugt wird. Die Lampen bestehen dabei im wesentlichen aus einem röhrenförmigen Glaskörper, zwei Elektroden, zwei Folieneinschmelzungen sowie zwei Sockeln. Je nach Lampentyp betragen die Betriebstemperaturen am Glaskörper zwischen 700°C und 900°C. Alle bekannten langgestreckten UV-Bestrahlungsvorrichtungen weisen eine an beiden Enden aufgehängte Strahlungsquelle auf, die teilweise von einem oder mehreren Reflektoren umgeben sein kann. Das Licht der Strahlungsquelle tritt durch eine Lichtaustrittsöffnung im Gehäuse der UV-Bestrahlungsvorrichtung aus.

Es ist bekannt, Reflektoren mit dichroitischen Beschichtungen zu verwenden, die nur den für den Aushärtungsprozess erforderlichen Anteil der Strahlung reflektieren. Hierzu werden in einem Vakuumofen abwechselnd Reflexionsschichten eines hochbrechenden und eines niedrigbrechenden Materials auf ein Trägermaterial, wie beispielsweise Aluminium oder Glas aufgedampft. Die Trägermaterialien sind auf einem Drehteller befestigt, der eine gleichmäßige Beschichtung ermöglicht. Bei UV-Bestrahlungsvorrichtungen bestehen die Reflektoren aus dem Trägermaterial und bis zu 80 Reflexionsschichten. Technisch ist die Größe derartiger Reflektoren durch die Länge und den Durchmesser des Vakuumofens begrenzt, die einen Durchmesser von etwa 1 m und ein Länge von maximal 2 m haben. Aufgrund dieser Einschränkung können die vorteilhaften, mit dichroitischem Material beschichteten Reflektoren nicht in allen UV-Bestrahlungsvorrichtungen zum Einsatz gelangen.

Um trotz der Herstellungsbeschränkung in der möglichen Reflektorlänge große Bestrahlungsbreiten mit derartigen Reflektoren abdecken zu können, ist es bekannt, den Reflektor aus mehreren Reflektorsegmenten zusammenzusetzen. Zwischen den Segmenten verlaufen dann linienförmige Stoßstellen. Wird nun ein zu bestrahlendes Objekt, insbesondere in Form einer Bahn unter der Gehäuseöffnung der UV-Bestrahlungsvorrichtung senkrecht zur Längsachse der Strahlungsquelle hindurchgeführt, verursachen sämtliche senkrecht zur Längsachse verlaufenden Stoßstellen zwischen den Reflektorsegmenten Streifen aufgrund geringerer Bestrahlungsintensität. Diese Streifenbildung ist besonders bei der Herstellung von Fußbodenbelägen problematisch. Bei der Herstellung von Fußböden müssen Bahnbreiten zwischen 4 und 8 m bestrahlt werden; gleichzeitig wird durch die UV-Bestrahlung der Glanzgrad der Oberfläche beeinflusst. Abweichungen der Strahlungsintensität über die Bahnbreite, also in Richtung der Längsachse der Strahlungsquelle, machen sich sofort in Streifen mit einem anderen Glanzgrad bemerkbar.

Aus der DE 199 35 379 A1 ist eine UV-Bestrahlungsvorrichtung, insbesondere für Lebensmittel, bekannt, die mehrere langgestreckte Strahlungsquellen aufweist, die teilweise von einem Reflektor umgeben sind. Über den Aufbau des Reflektors wird in dieser Veröffentlichung nichts gesagt.

Aus der DE 198 50 865 A1 ist darüber hinaus eine Lampen- und Reflektoranordnung zur Infrarotbestrahlung von Objekten bekannt, deren langgestreckte Infrarot-Strahlungsquelle von einem sich in Längsrichtung der Strahlungsquelle erstreckenden Reflektor umgeben wird. Der Reflektor weist eine besondere, im wesentlichen W-förmige Querschnittsprofilierung auf, die den Kühlbedarf der Anordnung verringern soll. Eine Segmentierung des Reflektors ist in dieser Veröffentlichung nicht beschrieben.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, unter Verwendung nur einer Bestrahlungsvorrichtung eine gleichmäßigere Bestrahlung eines unter der Bestrahlungsvorrichtung senkrecht zur Längsachse der Strahlungsquelle durchlaufenden Objektes, insbesondere in Form einer Bahn, zu ermöglichen.

Die Erfindung basiert auf dem Gedanken, den Verlauf der Stoßstellen gezielt zu verändern, so dass die Streifenbildung reduziert oder sogar vermieden wird.

Diese Aufgabe wird bei einer Bestrahlungsvorrichtung der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, dass die in eine die Längsachse der Strahlungsquelle enthaltende Ebene projizierten Stoßstellen zwischen den Reflektorsegmenten zumindest abschnittsweise in einem von 90° verschiedenen Winkel zur Längsachse der Strahlungsquelle verlaufen.

Die um die Längsachse rotierbare gedachte Projektionsebene muss sich in einer für eine Projektion der Stoßstellen geeigneten Lage befinden, insbesondere parallel zu dem unter der Bestrahlungsvorrichtung senkrecht zur Längsachse der Strahlungsquelle durchlaufenden bahnförmigen Objekt. Im Fall eines nicht geradlinigen Verlaufs der projizierten Stoßstelle, beispielsweise bei einem wellenförmigen Verlauf, bildet eine Tangente an die Projektion einzelner Abschnitte jeder Stoßstelle den weiteren Schenkel des zumindest abschnittsweise von 90° verschiedenen Winkels zur Längsachse der Strahlungsquelle.

Wenn sämtliche projizierten Stoßstellen auf ihrer gesamten Länge in einem vom 90° verschiedenen Winkel zur Längsachse der Strahlungsquelle verlaufen, ergeben sich auf dem bahnförmigen Objekt lediglich punktförmige Störungen in der Bestrahlung, die optisch nicht störend in Erscheinung treten.

Die Herstellung der Reflektorsegmente lässt sich vereinfachen, in dem der Verlauf der Stoßstellen zwischen sämtlichen Segmenten übereinstimmt.

Um einen geraden Reflektor ersetzen zu können, sind die beiden äußeren Segmente jedes Reflektors durch einen in Einbaulage des Reflektors senkrechten Rand begrenzt.

Zur Standardisierung der Herstellung der Reflektorsegmente ist es vorteilhaft, wenn der Reflektor in einer senkrecht zur Längsachse der Strahlungsquelle stehenden Schnittebene teilkreisförmig ist.

Um die Strahlung auf dem Objekt wirksam zu fokussieren, ist der Reflektor vorzugsweise in einer senkrecht zur Längsachse der Strahlungsquelle stehenden Schnittebene elliptisch.

Für flächige Bestrahlungen kommt ein Reflektor aus ebenen oder parabolischen Reflektorsegmenten zum Einsatz.

Zur Herstellung von Freiform-Reflektoren ist das Trägermaterial für die insbesondere dichroitischen Reflexionsschichten vorzugsweise Aluminium.

Für eine hohe Temperaturbeständigkeit der Reflektoren ist das Trägermaterial für die insbesondere dichroitischen Reflexionsschichten vorzugsweise Glas.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1a, 1b eine Vorder- und eine geschnittene Seitenansicht eines bevorzugten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen UV-Bestrahlungsvorrichtung in schematischer Darstellung und

Fig. 2a, 2b ein Reflektorsegment und eine Projektion des Reflektorsegmentes in eine die Längsachse der Strahlungsquelle aufweisende Ebene.

Fig. 1 zeigt eine insgesamt mit (1) bezeichnete Bestrahlungsvorrichtung zur Bestrahlung von bahnförmigen Objekten (2) mit ultravioletter Strahlung. Das bahnförmige zu beschichtende Objekt (2), beispielsweise ein Fußbodenbelag, wird unter der Bestrahlungsvorrichtung (1) senkrecht zur Längsachse (3) einer UV-Strahlungsquelle (4) in Richtung des in Fig. 1a dargestellten Pfeiles (5 mit einer konstanten Geschwindigkeit hindurchbewegt.

Zwei im Querschnitt ellipsenförmige Reflektoren (6) umgeben die Strahlungsquelle (4) teilweise. In Richtung der auf das zu bestrahlende Objekt (2) ausgerichteten Gehäuseöffnung (7) öffnen sich die Reflektoren (6), die jeweils aus zwei äußeren Reflektorsegmenten (10) und dazwischen angeordneten inneren Segmenten (9) bestehen. Zwischen den einzelnen Segmenten (10, 9) verlaufen linienförmige Stoßstellen (11), die im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1b) gerade, jedoch nicht lotrecht zur Oberfläche des zu beschichtenden Objektes verlaufen.

Fig. 2 zeigt eine Projektion der Stoßstellen (11) nach Fig. 1b) in eine gedachte Ebene (14) parallel zu der Oberfläche des zu bestrahlenden Objektes (2), die auch die Längsachse (3) der Strahlungsquelle (4) enthält.

Der Winkel (12) zwischen den projizierten Stoßstellen (11) und der Längsachse (3) ist auf der gesamten Länge jeder Stoßstelle von 90° verschieden. Lediglich die beiden äußeren Segmente (10) jedes Reflektors (6) werden durch einen senkrechten Rand (13) begrenzt.

Anstelle der in dem Ausführungsbeispiel gezeigten geradlinig in verlaufenden (projizierten) Stoßstellen (11) sind auch gekrümmte Verläufe der Stoßstellen (11) denkbar, die zumindest abschnittsweise in einem von 90° verschiebenden Winkel zur Längsachse (3) der Strahlungsquelle (4) verlaufen. Bezugszeichenliste 1 Bestrahlungsvorrichtung

2 bahnförmiges Objekt

3 Längsachse

4 UV-Strahlungsquelle

5 Pfeil

6 Reflektor

7 Gehäuseöffnung

8 -

9 innere Segmente

10 äußere Segmente

11 Stoßstellen

12 von 90° versch. Winkel

13 senkrechter Rand

14 Ebene


Anspruch[de]
  1. 1. Bestrahlungsvorrichtung zur Bestrahlung von Objekten mit insbesondere ultravioletter und/oder infraroter und/oder sichtbarer elektromagnetischer Strahlung mit einer in einem Gehäuse angeordneten langgestreckten Strahlungsquelle, die zwischen mindestens einem die Strahlungsquelle teilweise umgebenden Reflektor und einer auf das zu bestrahlende Objekt ausgerichteten Gehäuseöffnung angeordnet ist, wobei jeder Reflektor aus mehreren miteinander verbundenen Reflektorsegmenten besteht, zwischen denen linienförmige Stoßstellen verlaufen, dadurch gekennzeichnet, dass die in eine die Längsachse (3) der Strahlungsquelle (4) enthaltende Ebene (14) projizierten Stoßstellen (11) zwischen den Reflektorsegmenten (9, 10) zumindest abschnittsweise in einem von 90° verschiedenen Winkel (12) zur Längsachse (3) der Strahlungsquelle (4) verlaufen.
  2. 2. Bestrahlungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die projizierten Stoßstellen (11) auf ihrer gesamten Länge in einem vom 90° verschiedenen Winkel (12) zur Längsachse (3) der Strahlungsquelle (4) verlaufen.
  3. 3. Bestrahlungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verlauf der Stoßstellen (11) zwischen sämtlichen Segmenten (9, 10) gleichartig ist.
  4. 4. Bestrahlungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden äußeren Segmente (10) jedes Reflektors (6) durch einen in Einbaulage des Reflektor senkrechten äußeren Rand begrenzt werden und sämtliche zwischen den beiden äußeren Segmenten (10) angeordneten inneren Segmente (9)in ihrer Form übereinstimmen.
  5. 5. Bestrahlungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass der Reflektor (6) in einer senkrecht zur Längsachse (3) der Strahlungsquelle (4) stehenden Schnittebene teilkreisförmig ist
  6. 6. Bestrahlungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass der Reflektor (6) in einer senkrecht zur Längsachse (3) der Strahlungsquelle (4) stehenden Schnittebene elliptisch ist.
  7. 7. Bestrahlungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass der Reflektor (6) aus ebenen Reflektorsegmenten besteht.
  8. 8. Bestrahlungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass der Reflektoren (6) zumindest teilweise aus Aluminium besteht.
  9. 9. Bestrahlungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass der Reflektor (6) zumindest teilweise aus Glas besteht.
  10. 10. Bestrahlungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, dass der Reflektor (6) eine dichroitische Beschichtung aufweist.






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