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Dokumentenidentifikation DE202006008098U1 15.02.2007
Titel Bestrahlungseinheit
Anmelder HEB Bestrahlungstechnik AG, 22880 Wedel, DE
Vertreter Heun, T., Dipl.-Ing.Univ., Pat.-Anw., 20095 Hamburg
DE-Aktenzeichen 202006008098
Date of advertisement in the Patentblatt (Patent Gazette) 15.02.2007
Registration date 11.01.2007
Application date from patent application 18.05.2006
IPC-Hauptklasse G21K 5/04(2006.01)A, F, I, 20060518, B, H, DE
IPC-Nebenklasse H01J 37/02(2006.01)A, L, I, 20060518, B, H, DE   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Bestrahlungs- oder Beleuchtungseinheit mit einer oder einer Mehrzahl von Strahlereinheiten mit Strahlern wie insbesondere IR-, UV- oder anderen Lichtquellen, insbesondere für Heizmodule, die zum Beispiel für die Wärmebehandlung von Kunststoffen (zum Beispiel PET in Flaschenblasmaschinen) oder Metallen oder für künstliche Alterungsprozesse sowie Beschichtungstrockungen unterschiedlichster Art eingesetzt werden kann.

Bestrahlungs- oder Beleuchtungseinheiten dieser Art umfassen neben einer Mehrzahl von im Allgemeinen röhrenförmigen Lichtquellen weitere Komponenten, die zum Betrieb der Lichtquellen erforderlich sind, wie zum Beispiel Kühleinrichtungen in Form von Ventilatoren und elektrische Anschlusseinheiten zur Zuführung des elektrischen Stroms für die Lichtquellen und die Ventilatoren, sowie entsprechende mechanische Halterungen zur Montage der Bestrahlungs- oder Beleuchtungseinheiten zum Beispiel entlang eines Förderbandes, mit dem die zu bestrahlenden Gegenstände an der Bestrahlungseinheit vorbeigeführt werden.

Da diese Bestrahlungseinheiten üblicherweise einer hohen thermischen Belastungen ausgesetzt sind und auch eine große Anzahl von Strahlern beinhalten, kommt es relativ häufig vor, dass einzelne Strahler ausfallen und ausgetauscht werden müssen. Zu diesem Zweck muss der Bestrahlungsprozess unterbrochen, das Förderband gestoppt und die betreffende Bestrahlungseinheit geöffnet werden, um den defekten Strahler auswechseln zu können. Dabei muss auch die mit dem Strahler im Allgemeinen fest vergossene elektrische Anschlussleitung gelöst und anschließend die Anschlussleitung der neuen Lampe wieder angeschlossen werden.

All dies ist bei bekannten Bestrahlungseinheiten nur mit geeignetem Werkzeug möglich, wobei im ungünstigsten Fall insbesondere kleine Einzelteile wie Schrauben o. ä. verloren gehen können. Zudem ist der Zeitaufwand für diese Wartungsarbeiten nicht unerheblich, so dass Kosten nicht nur durch die neuen Strahlereinheiten (d. h. Strahler mit Fassung und Anschlussleitung), sondern auch durch die Unterbrechung des Produktionsprozesses entstehen können.

Eine Aufgabe, die der Erfindung zu Grunde liegt, besteht deshalb darin, eine Bestrahlungs- oder Beleuchtungseinheit der oben genannten Art zu schaffen, mit der diese Kosten gesenkt werden können.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß Anspruch 1 mit einer Strahlereinheit mit einem Strahler mit mindestens einem elektrischen Kontakt, jeweils einer auf jeden elektrischen Kontakt aufsteckbaren Strahlerfassung sowie jeweils einem Strahleraufnehmer, in den jeweils eine Strahlerfassung zum Halten des Strahlers einsetzbar ist.

Bei Verwendung einer oder mehrerer solcher Strahlereinheiten in einer oben erläuterten Bestrahlungs- oder Beleuchtungseinheit ergibt sich insbesondere der Vorteil, dass nur die jeweiligen defekten Strahler an sich (und nicht auch die Stecker und Anschlussleitungen) ausgetauscht werden müssen und dass dies wesentlich schneller und einfacher und ohne Werkzeug erfolgen kann, so dass auch die dadurch verursachte Unterbrechung des Produktions- beziehungsweise Bestrahlungsprozesses wesentlich kürzer ist, und somit in zweifacher Hinsicht erhebliche Kosten eingespart werden können.

Die Unteransprüche haben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der folgenden Beschreibungen von beispielhaften und bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung. Es zeigt:

1 eine schematische Gesamtansicht einer solchen Bestrahlungseinheit;

2 eine Strahlereinheit in zusammengesetztem Zustand;

3 eine Strahlereinheit in demontiertem Zustand;

4 eine Strahlerfassung in dreidimensionaler Darstellung;

5 eine Strahlerfassung mit einem Strahler in Seitenansicht;

6 eine Strahlerfassung in vergrößerter Seitenansicht;

7 eine Strahlerfassung in Stirnansicht mit Teilen eines Strahleraufnehmers;

8 eine Strahlerfassung und einen Strahleraufnehmer in dreidimensionaler Darstellung;

912 das Gehäuse einer Strahlerfassung in verschiedenen Ansichten;

1316 eine Kontaktfeder einer Strahlerfassung in verschiedenen Ansichten; und

17 einen Strahleraufnehmer in dreidimensionaler Darstellung.

1 zeigt schematisch in dreidimensionaler Ansicht eine mögliche Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bestrahlungs- oder Beleuchtungseinheit, bei der ein Gehäuseteil A nach oben abgenommen wurde. Die Bestrahlungseinheit beinhaltet eine Mehrzahl von Strahlereinheiten 10 mit jeweils einer vorzugsweise röhrenförmigen Lichtquelle (Strahler) 7, wobei die Lichtquellen 7 üblicherweise zur Erzielung einer hohen Strahlungsintensität relativ nahe nebeneinander angeordnet sind.

Jede Strahlereinheit 10 umfasst weiterhin an den beiden axialen Ende ihrer Lichtquelle 7 jeweils eine Strahlerfassung (Sockel) 1 und einen daran angreifenden Strahleraufnehmer 4, mit dem die Lichtquelle 7 an einem gemeinsamen Träger B der Bestrahlungseinheit montiert ist. An diesem Träger B ist auch ein Verteiler D zum Anschluss der elektrischen Leitungen (nicht dargestellt) jeder Lichtquelle 7 mittels entsprechender Stecker angeordnet, der wiederum mit einer geeignete Stromversorgung für die Bestrahlungseinheit verbunden ist.

Die Bestrahlungseinheit umfasst weiterhin eine Kühleinrichtung C zur Erzeugung eines Luftstroms für die Lichtquellen oder Strahler 7. Diese und andere, an sich bekannte Einheiten und Komponenten wie zum Beispiel zum Zwecke der Montage der Bestrahlungseinheit an einem Förderband, werden in üblicher Weise entsprechend den Erfordernissen ausgelegt und gestaltet und sollen hier nicht weiter erläutert werden.

2 zeigt eine der Strahlereinheiten 10 in zusammengesetztem Zustand. Sie umfasst die röhrenförmige Lichtquelle (Strahler) 7, bei der es sich in Abhängigkeit von dem zu erzeugenden Strahlungsspektrum (insbesondere UV- oder IR-Licht) zum Beispiel um eine Glühlampe wie insbesondere eine Halogenlampe o.ä. handeln kann. Die Lichtquelle 7 weist an ihren beiden axialen Ende elektrische Kontakte 71 (3) auf, die mittels der Strahlerfassung 1 mit einer elektrischen Anschlussleitung 3 verbunden werden. Die Strahlerfassungen 1 sind dabei so ausgebildet, dass sie elektrisch kontaktierend und vorzugsweise auch mechanisch arretierend auf die beiden axialen Enden der Lichtquelle 7 bzw. deren elektrische Kontakte aufgesteckt werden können. Ferner sind in 2 die Strahleraufnehmer 4 gezeigt, mit denen die Lichtquelle 7 an den Strahlerfassungen 1 gehalten wird.

3 zeigt die Strahlereinheit 10 in demontiertem Zustand, in dem die Lichtquelle 7 mit den beiden elektrischen Kontakten 71 an den axialen Enden, die Strahlerfassungen 1 mit den elektrischen Anschlussleitungen 3 sowie die Strahleraufnehmer 4 voneinander getrennt dargestellt sind. Ferner ist in dieser Figur an jeder Strahlerfassung 1 jeweils eine Führungsnut 11 zu erkennen, wobei sich an der gegenüberliegenden Rückseite der Strahlerfassung 1 jeweils eine weitere solche Führungsnut befindet. Diese Führungsnuten 11 dienen zum arretierenden Eingriff des jeweiligen Strahleraufnehmers 4, der zu diesem Zweck einen im wesentlichen U-förmigen Bügel aufweist.

4 zeigt die Strahlerfassung 1 sowie die damit verbundene elektrische Anschlussleitung 3 in dreidimensionaler Darstellung, in der auch angedeutet ist, dass die Strahlerfassung 1 eine Kontaktfehler 2 beinhaltet, die so gestaltet und bemessen ist, dass sie den elektrischen Kontakt 71 der Lichtquelle 1 elektrisch kontaktierend und mechanisch arretierend aufnehmen kann.

Dies wird insbesondere aus der Seitenansicht der 5 deutlich, in der einer der elektrischen Kontakte 71 der Lichtquelle 7 unmittelbar vor dem Einschieben gegenüberliegend zu der Öffnung der Kontaktfeder 2 und der Strahlerfassung 1 darstellt ist. Neben der Führungsnut 11 der Strahlerfassung 1 ist in dieser Figur auch angedeutet, dass die elektrische Anschlussleitung 3 mit der Kontaktfeder 2 elektrisch kontaktiert ist, und zwar vorzugsweise durch eine Impuls-Schweißverbindung 21 innerhalb der Kontaktfeder 2.

6 zeigt noch einmal in vergrößerter Seitenansicht eine Strahlerfassung 1 mit einer der beiden Führungsnuten 11 sowie der geringfügig aus der Öffnung des Gehäuses der Strahlerfassung 1 herausragenden Kontaktfeder 2 sowie der Anschlussleitung 3.

7(A) zeigt eine Stirnansicht in Richtung in die Öffnung der Kontaktfeder 2 bzw. der Strahlerfassung 1 hinein, sowie die Anschlussleitung 3. Ferner ist in dieser Figur der Strahleraufnehmer 4 mit seiner im wesentlichen U-förmigen Aufnahme (Bügel) dargestellt, die einen ersten Schenkel 41 und einen zweiten Schenkel 42 aufweist. Der zweite Schenkel 42 ist gegenüber dem ersten Schenkel 41 geringfügig kürzer, während der erste Schenkel 41 an seinem freien Ende ein sich rechtwinklig in Richtung auf den zweiten Schenkel 42 erstreckendes Endstück 41a aufweist. Die Aufnahme ist so bemessen, dass die Strahlerfassung 1 durch geringfügiges seitliches Kippen in einfacher Weise entlang ihrer Führungsnuten 11 in die Aufnahme arretierend eingesetzt werden kann, wobei dann das Endstück 41a des ersten Schenkels 41 durch Hintergreifen der Strahlerfassung 1 deren Herausgleiten verhindert.

7(B) zeigt die Kontaktfeder 2 in gesonderter Darstellung. Ihre Form und Abmessungen sind so gewählt, dass sie, wie oben erwähnt wurde, den elektrischen Kontakt 71 der Lichtquelle 7 sicher kontaktierend und mechanisch arretierend aufnehmen kann.

In 8 ist zur Verdeutlichung noch einmal eine Strahlerfassung 1 mit Anschlussleitung 3 sowie ein Strahleraufnehmer 4 in voneinander getrennter und perspektivischer Ansicht dargestellt.

9 zeigt das Gehäuse 15 der Strahlerfassung 1 in dreidimensionaler Ansicht. Die 10 bis 12 zeigen jeweils Seitenansichten auf dieses Gehäuse 15.

Wie in der Ansicht der 9 erkennbar ist, weist das Gehäuse 15 an seinen beiden gegenüberliegenden großen Hauptflächen jeweils die oben genannte Führungsnut 11 auf, die, wie bereits erwähnt wurde, zum Eingriff mit den Schenkeln 41, 41a; 42 des Strahleraufnehmers 4 dienen. An der der Haupt- oder Einführöffnung des Gehäuses gegenüberliegenden Seite befindet sich eine erste Bohrung 12, durch die beim Zusammenbau der Strahlerfassung 1 die durch die Hauptöffnung eingesetzte Kontaktfeder 2 mit der Anschlussleitung 3 durch Löten oder Schweißen verbunden wird. Eine zweite Bohrung 13 ist in der daneben liegenden Seitenfläche des Gehäuses der Strahlerfassung 1 vorgesehen, durch die die Anschlussleitung 3 hindurchgeführt wird.

10 zeigt eine Draufsicht auf eine der Hauptflächen mit einer der Führungsnuten 11, während in 11 eine Draufsicht auf die der Hauptöffnung des Gehäuses gegenüberliegende Seite mit der ersten Bohrung 12 und in 12 eine Draufsicht auf die die zweite Bohrung 13 enthaltende Seitenfläche des Gehäuses, in der auch die beiden Führungsnuten 11 angedeutet sind, dargestellt ist.

13 zeigt die sich in dem Gehäuse 15 der Strahlerfassung 1 befindende Kontaktfeder 2 in dreidimensionaler Ansicht, während in den 14 bis 16 jeweils Seitenansichten der Kontaktfeder 2 dargestellt sind.

Die Kontaktfeder 2 ist gemäß 13 und 16 im wesentlichen U-förmig und so bemessen, dass sie einen der elektrischen Kontakte 71 der Lichtquelle 7 elektrisch zuverlässig kontaktierend aufnehmen kann. Zu diesem Zweck sind die Schenkel der Kontaktfeder 2 federnd in Richtung aufeinander vorgespannt. Die Kontaktfeder 2 kann, wie in den 13 bis 15 angedeutet ist, aus zwei nebeneinander liegenden jeweils im wesentlichen U-förmigen Elementen 21, 22 zusammengesetzt sein, die miteinander verbunden sind, um je nach Größe der Kontaktfeder 2 eine bessere Kontaktierung und Arretierung zu erzielen.

17 zeigt schließlich eine schematische dreidimensionale Gesamtansicht eines der Strahleraufnehmer 4. Wesentlich dabei sind der erste Schenkel 41 mit Endstück 41a und der zweite Schenkel 42, die eine Strahlerfassung 1 arretierend umgreifen und so bemessen sind, dass sie sich in die beiden Führungsnuten 11 des Gehäuses der Strahlerfassung 1 legen können. Das Endstück 41a verhindert dabei ein Herausrutschen der Strahlerfassung 1. Im Übrigen umfasst der Strahleraufnehmer 4 weitere Befestigungsmittel 43, die entsprechend den Erfordernissen zur Montage des Strahleraufnehmers 4 in der Bestrahlungseinheit ausgebildet sind.

Wenn somit eine der Lichtquellen 7 der erfindungsgemäßen Bestrahlungseinheit (1) defekt ist, wird diese durch leichtes Kippen und Herausziehen der beiden Strahlerfassungen 1 der betreffenden Lichtquelle 7 von Hand nach oben aus den Bügeln 41, 42 der Strahleraufnehmer 4 herausgenommen. Dann werden die Strahlerfassungen 1 von den elektrischen Kontakten 71 der Lichtquelle 7 abgezogen, so dass sich die in 3 gezeigte Situation ergibt. Anschließend werden die beiden Strahlerfassungen 1 auf die elektrischen Kontakte 71 einer neuen Lichtquelle 7 aufgesteckt und schließlich wieder in die Bügel bzw. Aufnahmen der Strahleraufnehmer 4 eingesetzt.

Die elektrischen Anschlussleitungen 3, die fest mit den Strahlerfassungen 1 verbunden sind, sind vorzugsweise so bemessen, dass sie zum Austausch der Lichtquellen 7 nicht von den entsprechenden Verteilern D (Terminalblock) an der Bestrahlungseinheit gelöst werden müssen. Damit ist ein schneller und einfacher Austausch von defekten Lichtquellen 7 oder Werkzeug möglich.

Darüberhinaus ergibt sich gegenüber bekannten Lösungen, bei denen die Lampen mit einem eingegossenen Lampensockel und einer festen Anschlussleitung versehen sind, erhebliche Kostenvorteile, da nur die eigentliche Lampe beziehungsweise das Lampenrohr ausgetauscht werden muss und die Anschlussleitungen 3 einschließlich der Strahlerfassungen 1 weiter verwendet werden können.

Dadurch, dass eine bei vielen bekannten Lampen erforderliche Stromschiene, an der die Lampenstecker angeschlossen sind, entfällt, kann auch eine bessere Verteilung des kühlenden Luftstroms erzielt und durch die bessere Kühlung die Lebensdauer der Lampen verlängert werden.

Schließlich sind auch die meisten bekannten Bestrahlungseinheiten mit einer erfindungsgemäßen Strahlereinheit 10 durch Vornahme relativ geringfügiger Änderungen nachrüstbar.

Als bevorzugte Materialien für das Gehäuse der Strahlerfassung 1 bietet sich zum Beispiel Ketron PEEK (kurzzeitige Temperaturbelastbarkeit etwa 310°C, Dauerbelastbarkeit etwa 250°C) an, wobei die Kontaktfeder 2 vergoldet (1.4301) und das Material der Anschlussleitung LI5Y (PTFE) AWG 16 (19 × 0,25 versilbert nach VDE 900V) sein kann.

Als Lampen werden vorzugsweise solche mit X-Sockel (Metallsockel) oder solche Lampen verwendet, die hinsichtlich ihrer geometrischen Ausführung der Anschlüsse und Fassungen ähnlich ausgestaltet sind. Für die eingangs genannten Anwendungen haben die Lampen vorzugsweise eine relative spektrale Strahlungsverteilung nach DIN 5031 T7 von etwa 780 bis etwa 4000 nm und eine Leistung von bis zu etwa 3500 Watt.


Anspruch[de]
Strahlereinheit mit einem Strahler (7) mit mindestens einem elektrischen Kontakt (71), jeweils einer auf jeden elektrischen Kontakt (71) aufsteckbaren Strahlerfassung (1) sowie jeweils einem Strahleraufnehmer (4), in den jeweils eine Strahlerfassung (1) zum Halten des Strahlers (7) einsetzbar ist. Strahlereinheit nach Anspruch 1, bei der der Strahler (7) im wesentlichen röhrenförmig ist und an seinen beiden axialen Enden jeweils einen elektrischen Kontakt (71) aufweist. Strahlereinheit nach Anspruch 1, bei der die mindestens eine Strahlerfassung (1) jeweils eine fest mit dieser verbundene elektrische Anschlussleitung (3) aufweist. Strahlereinheit nach Anspruch 3, bei der die Strahlerfassung (1) ein Gehäuse (15) sowie eine in diesem liegende und mit der elektrischen Anschlussleitung (3) verbundene Kontaktfeder (2) aufweist, die zur steckbaren elektrischen Kontaktierung mit einem elektrischen Kontakt (71) des Strahlers (7) ausgebildet ist. Strahlereinheit nach Anspruch 1, bei der der Strahleraufnehmer (4) eine im wesentlichen U-förmige Aufnahme oder einen Bügel zum klemmenden Einsetzen und Halten einer Strahlerfassung (1) aufweist. Strahlereinheit nach Anspruch 5, bei der die im wesentlichen U-förmige Aufnahme bzw. der Bügel des Strahleraufnehmers (4) einen ersten längeren und einen zweiten kürzeren Schenkel (41, 42) aufweist, wobei sich der erste Schenkel (41) mit einem im wesentlichen rechtwinklig zu diesem in Richtung auf den zweiten Schenkel (42) erstreckenden Endstück (41a) fortsetzt. Strahlereinheit nach Anspruch 5, bei der der Strahleraufnehmer (4) zur Montage in einer Bestrahlungs- oder Beleuchtungseinheit ausgebildet ist. Strahlereinheit nach Anspruch 5, bei der das Gehäuse (15) der Strahlerfassung (1) mindestens eine Führungsnut (11) aufweist, in die die im wesentlichen U-förmige Aufnahme bzw. der Bügel des Strahleraufnehmers (4) bei eingesetzter Strahlerfassung (1) eingreift. Strahleraufnehmer (4) mit einer im wesentlichen U-förmigen Aufnahme bzw. einem Bügel (41, 41a, 42) zur Aufnahme einer Strahlerfassung (1) für einen Strahler (7), wobei der Strahleraufnehmer (4) zur Montage in einer Bestrahlungs- oder Beleuchtungseinheit vorgesehen ist. Bestrahlungs- oder Beleuchtungseinheit, die zum Einsetzen einer oder einer Mehrzahl von Strahlereinheiten (10) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8 mittels des mindestens einen Strahleraufnehmers (4) vorgesehen ist. Bestrahlungs- oder Beleuchtungseinheit mit mindestens einem Strahleraufnehmer (4) mit einer im wesentlichen U-förmigen Aufnahme bzw. einem Bügel (41, 41a, 42) zur Aufnahme einer Strahlerfassung (1) für einen Strahler (7).






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