<Desc/Clms Page number 1>
Die Erfindung bezieht sich auf einen Quecksilberhochdruckbrenner für ein medizinisches und/oder kosmetisches UV-Bestrahlungsgerät, der nach einer bestimmten Bestrahlungsdauer selbsttätig abschaltbar ist.
UV-Bestrahlungsgeräte werden für kosmetische und gesundheitsfördernde Bestrahlungen des menschlichen
Körpers verwendet. Zur Vermeidung von Hautschädigungen muss die Bestrahlungsdauer begrenzt werden. Sie nimmt bei den üblichen Langzeit-Bestrahlungsgeräten während einer Bestrahlungsserie von etwa 1 min auf bis zu
20 min/Bestrahlung zu. Bei modernen Kurzzeit-Bestrahlungsgeräten, bei denen mit höherer Strahlungsintensität gearbeitet wird, sieht man eine konstante Bestrahlungszeit von höchstens 4 min, vorzugsweise 1 min, vor. Um sicher zu stellen, dass die kritische Bestrahlungsdauer nicht überschritten wird, sind in die bekannten
Bestrahlungsgeräte Zeitschaltwerke eingebaut, die nach Ablauf der einstellbaren Bestrahlungszeit das Gerät selbsttätig abschalten.
Bei den Kurzzeit-Bestrahlungsgeräten wird häufig noch ein zusätzlicher Sicherungsschalter vorgesehen, damit auch bei einem Versagen des Zeitschaltwerkes das Gerät zuverlässig abschaltet. Diese
Massnahmen bedingen einen erheblichen Bauaufwand und machen die Geräte teuer.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Quecksilberhochdruckbrenner für ein medizinisches und/oder kosmetisches UV-Bestrahlungsgerät anzugeben, der nach einer bestimmten Bestrahlungsdauer selbsttätig und zuverlässig abschaltbar ist.
Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung dadurch gelöst, dass die Menge der Quecksilberfüllung im Brenner so gross bemessen ist, dass der Quecksilberdampfdruck und die von ihm abhängige Spannung am Brenner nach einer bestimmten, gewünschten Betriebsdauer einen zum selbsttätigen Erlöschen des Brenners führenden Wert erreicht.
Bei einem Quecksilberhochdruckbrenner ist das Quecksilber, solange der Brenner nicht eingeschaltet ist, flüssig und sein Dampfdruck beträgt etwa 10-3 mm. Nach dem Einschalten des Brenners erwärmt sich dieser und der Quecksilberdampfdruck steigt. Das gesamte Quecksilber ist bei modernen Hochdruckbrennern nach 2 bis
3 min verdampft. Dann hat der Brenner seine endgültigen elektrischen Betriebsdaten. Die Spannung am Brenner steigt mit wachsendem Dampfdruck des Quecksilbers. Sie darf einen bestimmten Wert, der bei 220 V
Wechselspannung bei 80 bis 100 V liegt, nicht wesentlich übersteigen, weil sonst der Brenner von selbst erlischt.
Die Quecksilbermenge in bekannten Hochdruckbrennern wird deswegen üblicherweise so bemessen, dass die
Spannung am Brenner bei vollständig verdampftem Quecksilber niedrig genug bleibt, um ein selbsttätiges
Erlöschen des Brenners zu vermeiden.
Die Erfindung macht sich das Phänomen des selbsttätigen Erlöschens des Brenners nach einer gewissen
Betriebszeit bei Auftreten eines übergrossen Quecksilberdampfdruckes zunutze. Der Brenner erhält absichtlich eine Überdosierung an Quecksilber. Dadurch steigt die Spannung am Brenner nach einer gewissen Betriebszeit über die zur Verhinderung des Erlöschens höchstmögliche Spannung hinaus. Der Brenner erlischt dann selbsttätig. Die Dauer der Brennzeit lässt sich durch entsprechende Wahl der Überdosis an Quecksilber bestimmen. Zur Schaffung eines Kurzzeit-Bestrahlungsgerätes wählt man die Überdosis so, dass der Brenner selbsttätig nach höchstens 3 bis 4 min, vorzugsweise 1 min, erlischt.
Der Brenner schaltet sich dadurch zuverlässig nach einem genau festgelegten, konstanten Zeitraum ab, ohne dass hiefür komplizierte und störanfällige Abschalteinrichtungen erforderlich wären. Das Bestrahlungsgerät wird daher billiger in der Herstellung und zuverlässiger in der Funktion.
Bei einem Aussendurchmesser des Brenners von etwa 15 mm und einem Elektrodenabstand von 4 bis 5 cm beträgt die Quecksilberfullmenge vorzugsweise wenigstens zirka 60 mg.
Vorteilhafterweise sind die Dimensionen, die Wärmekapazität, die Quecksilberfüllmenge und die Leistungsaufnahme des Brenners so abgestimmt, dass das Produkt aus elektrischer Leistungsaufnahme des Brenners kurz vor seinem Erlöschen und der Zeit vom Einschalten des Brenners bis zu seinem Erlöschen 400 bis 1200 W. min beträgt. Damit erhält man ein Bestrahlungsgerät, das sich optimal für kosmetische oder gesundheitsfördernde Bestrahlungen der menschlichen Haut eignet.
Eine vorteilhafte Weiterbildung des angegebenen Brenners besteht darin, dass zur Veränderung der durch die Menge der Quecksilberfullung vorgegebenen Betriebsdauer Einrichtungen zum zusätzlichen Zuführen bzw. zum Abführen von Wärmeenergie vorgesehen sind. Durch derartige Einrichtungen lässt sich die gewünschte Betriebsdauer des Brenners auf einfache Weise in weiten Grenzen variieren. Bewirkt die Einrichtung eine zusätzliche Zufuhr von Wärmeenergie, so wird dadurch, dass das Quecksilber im Brenner schneller als gewöhnlich verdampft, die Betriebsdauer verkürzt, bei einer Abfuhr von Wärmeenergie durch die Einrichtung entsprechend verlängert.
Eine vorteilhafte Einrichtung zum Zuführen von Wärmeenergie an den Brenner besteht in einer getrennt mit Strom speisbaren Heizwendel, die dem Brenner zugeordnet ist. Je nachdem, ob die Heizwendel, mit Strom gespeist wird oder nicht, lässt sich eine unterschiedliche Betriebsdauer des Brenners erreichen.
In diesem Zusammenhang ist es weiterhin günstig, wenn die Leistungsaufnahme der Heizwendel veränderlich ist. Dadurch lässt sich die Betriebsdauer in Stufen oder auch kontinuierlich zwischen weiten Grenzen variieren.
Vorteilhafterweise ist die Heizwendel unterhalb des Brenners ausserhalb des Brennerrohres angeordnet. Mit dieser Anordnung kann bei relativ geringer Leistungsaufnahme der Heizwendel dem Brenner maximale Wärmeenergie zugeführt werden.
<Desc/Clms Page number 2>
Eine vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, dass eine Leitfläche vorgesehen ist, die die von der
Heizwendel aufsteigende Wärme an die gewünschte Stelle des Brenners leitet. Mit einer derartigen Leitfläche lässt sich die von der Heizwendel abgegebene Wärmeenergie optimal an die gewünschte Stelle des Brenners leiten.
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass die Heizwendel im Inneren des Brennerrohres angeordnet ist. Diese Ausbildung ist besonders raumsparend und macht eine minimale Energiezufuhr an die
Heizwendel erforderlich, um die Betriebsdauer des Brenners in weiten Grenzen zu verändern. In diesem
Zusammenhang ist es zweckmässig wenn die Heizwendel unterhalb der unteren Brennerelektrode angeordnet ist.
Eine weitere günstige Ausführungsform besteht darin, dass die Heizwendel eine seitlich vom Brennerrohr abstehende hohle Ausbuchtung umgibt. Die in dieser seitlichen Ausbuchtung des Brennerrohres befindliche
Quecksilbermenge erwärmt sich wegen der relativ weiten Entfernung vom Entladungsbogen zwischen den Elektroden ohne Heizung durch die Heizwendel langsamer als der übrige Innenraum des Brennerrohres, so dass die Betriebsdauer bei abgeschalteter Heizwendel relativ hoch liegt. Wird nunmehr die Heizwendel mit Strom beschickt, so kann dadurch eine starke Verkürzung der Betriebsdauer erzielt werden.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform besteht darin, dass das Brennerrohr wenigstens eine seitliche Ausbuchtung aufweist, wobei es um seine im eingebauten Zustand von der lotrechten abweichende Längsachse drehbar gelagert ist. Bekanntlich beeinflusst die Lage des Brennerrohres die Aufheizzeit und damit im vorliegenden Fall die Betriebszeit des Brenners, so dass auch auf diese Weise eine Möglichkeit zur Variierung der Betriebsdauer gegeben ist.
Während in den vorgenannten Beispielen Möglichkeiten angegeben sind, die Betriebsdauer des Brenners durch zusätzliche Wärmezufuhr zu verkürzen, werden nachstehend einige vorteilhafte Massnahmen zum Verlängern der normalen Betriebsdauer beschrieben. Eine günstige Ausführungsform in diesem Zusammenhang besteht darin, dass zum Abführen der Wärmeenergie eine die Wärmekapazität des Brenners erhöhende, mehr oder weniger vom Entladungsbereich des Brenners entfernbare Masse aus Metall oder einem andern hochschmelzenden Werkstoff vorgesehen ist. Hiebei ist es günstig, wenn die Masse durch einen oder mehrere, wahlweise an die Aussenwand des Brennerrohres andrückbare Formstücke gebildet ist. Je mehr Wärme diese Formstücke aufnehmen, desto länger dauert es, bis der Brenner erlischt.
Eine weitere vorteilhafte Möglichkeit, die Betriebsdauer des Brenners zu verlängern, besteht darin, dass zum Abführen von Wärmeenergie ein dem Brenner zugeordnetes, regelbares Kühlgebläse vorgesehen ist. Je nach Einstellung der Stärke und auch der Anordnung des Kühlgebläses lässt sich die Betriebsdauer des Brenners in weiten Grenzen variieren.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform besteht darin, dass der Brenner in ein evakuiertes oder mit Gas unter niedrigem Druck gefülltes Quarzgefäss eingebaut ist. Die dadurch bedingte Wärmeisolation führt zu einer Verkürzung der normalen Betriebsdauer des Brenners.
Eine vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, dass der Brenner durch ein kontinuierlich verschiebbares, z. B. aus wenigstens die UV-Strahlung unterhalb von 315 nm Wellenlänge absorbierendem Werkstoff gefertigtes Rohr umgeben ist. Dieses Rohr lässt sich mehr oder weniger vor den Brenner schieben, womit dessen Aufheizzeit und damit dessen Betriebsdauer beeinflussbar ist. Je mehr das Rohr den Brenner umgibt, umso stärker ist der sich in dem Rohr ausbildende Wärmestau und damit umso kürzer die Betriebsdauer des Brenners.
Die oben angegebenen Massnahmen zum Beeinflussen der Betriebsdauer des Brenners gehen aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen an Hand der Zeichnungen hervor. Es zeigen Fig. l bis 8 verschiedene schematische Darstellungen von Brennern, wie sie für das erfmdungsgemässe Bestrahlungsgerät geeignet sind, Fig. 9 eine erste, und Fig. 10 eine zweite Ausführungsform eines mit einem erfindungsgemässen Brenner versehenen UV-Bestrahlungsgerätes.
Fig. l stellt im Schnitt einen Quecksilberhochdruckbrenner dar, der normalerweise eine Leistungsaufnahme
EMI2.1
sie einige Zeit nach dem Einschalten die Spannung am Brenner so hoch treibt, dass er von selbst erlischt. Diese Zeit kann beispielsweise 3 bis 4 min, vorzugsweise 1 min betragen.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 kann die Aufheizzeit bis zum Erlöschen des Brenners durch eine Heizwendel --6-- beeinflusst werden, die an der Unterseite des senkrecht stehenden Brennerrohres ausserhalb des Rohrhohlraumes angebracht ist. Die Heizwendel kann über einen eigenen Stromkreis mit veränderlicher
EMI2.2
gewünschte Stelle des Brenners leiten. Je stärker die zusätzliche Heizwirkung durch die Heizwendel --6-- ist, desto rascher erlischt der Brenner.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 ist eine durch einen gesonderten Stromkreis aufheizbar Heizwendel - -6a-- innerhalb des Brennerrohres, u. zw. unterhalb der unteren Elektrode bei senkrecht stehendem Brenner, angebracht. Der Zweck ist auch hier die Beeinflussung der Aufheizzeit und damit der Brenndauer.
Gemäss Fig. 4 wird die Anheizzeit und damit die gesamte Brenndauer durch eine wahlweise an das
<Desc/Clms Page number 3>
Brennerrohr andrückbare Masse--7a--gewünschter Wärmekapazität beeinflusst. Je mehr Wärme diese Masse aufnimmt, desto länger dauert es, bis der Brenner erlischt.
Fig. 5 zeigt eine kapillarrohrförmige, seitliche Ausbuchtung --8- des Brennerrohres, die von einer durch einen eigenen Stromkreis beheizbaren Heizwendel --9-- umgeben ist. Auch hier dient die Heizwendel dazu, die Aufheizdauer und damit die Brennzeit zu variieren.
Fig. 5 zeigt ausserdem bei-8a-eine seitliche Ausbuchtung des Brennerrohres, deren Inhalt sich wegen der weiteren Entfernung vom Entladungsbogen zwischen den Elektroden langsamer erwärmt als der übrige
Innenraum des Brennerrohres. Baut man einen solchen Brenner mit seiner Längsachse in einer von der lotrechten abweichenden Lage in den Reflektor des Bestrahlungsgerätes ein und macht das Brennerrohr ausserdem um seine
Längsachse drehbar, dann kann auf diese Weise die Anheizzeit beeinflusst werden. Die sich in der Ausbuchtung --8a-- ansammelnde Quecksilbermenge hängt dann nämlich von der Neigung des Brennerrohres und der Lage der Ausbuchtung relativ zur Vertikalen ab.
Weist die Ausbuchtung senkrecht nach unten, dann wird sich eine
Höchstmenge an Quecksilber in ihr ansammeln, während bei einer Ausrichtung nach oben überhaupt kein
Quecksilber in die Ausbuchtung gelangt. Im ersten Fall dauert es also wesentlich länger als im letzteren Fall bis das gesamte Quecksilber verdampft ist. Zwischenstellungen sind selbstverständlich möglich.
Fig. 6 zeigt eine Möglichkeit der Beeinflussung der Aufheizzeit, bei der Formstücke-10 bzw. 11-mit geeignetem Wärmeleitungsvermögen an die Oberfläche des Brennerrohres herangeführt werden können.
Gemäss Fig. 7 ist das Quarzrohr--l--des Brenners in einem Glasgefäss--12--aus UV-durchlässigem
Glas bzw. aus Quarzglas eingebaut. Das Glasgefäss-12-ist entweder evakuiert oder mit einem Gas geringen Druckes gefüllt. Die dadurch bedingte Wärmeisolation verkürzt die Aufheizzeit.
In Fig. 8 ist die Möglichkeit angedeutet, das Brennerrohr um eine mittlere Querachse in verschiedene Längen zu verdrehen. Bekanntlich beeinflusst die Lage des Brennerrohres die Aufheizzeit, so dass auch auf diese Weise eine Möglichkeit zur Variierung der Brenndauer gegeben ist.
Eine andere, nicht-gezeichnete Möglichkeit zum Beeinflussen der Aufheizzeit ist dadurch gegeben, dass man an geeigneter Stelle im Oberteil des Brenners ein kleines Kühlgebläse einbaut, dessen Luftstrom durch geeignete Öffnungen im Reflektor des Bestrahlungsgerätes hindurch den Brenner kühlt. Je länger und intensiver man das Kühlgebläse laufen lässt, desto länger dauert es, bis der Brenner selbsttätig erlischt.
Fig. 9 zeigt ein UV-Bestrahlungsgerät mit einem Oberteil -18--, in den ein Reflektor--19-eingesetzt ist. Im Reflektor sitzen ein Quarzrohr--l--eines Brenners und zwei Infrarotstrahler--20 und 21--, die als Vorwiderstände für den Brenner--l-dienen. Der Oberteil --18- ist mit einem Gelenk an einem Unterteil--23--angebracht und kann nach Ausserbetriebnahme des Gerätes auf diesen Unterteil geklappt werden. Der Strahler selbst hat einen Elektrodenabstand von etwa 5 cm und einen Innendurchmesser von etwa 1, 5 cm. Die Quecksilbermenge beträgt mindestens 60 mg. Die Leistungsaufnahme kurz vor dem Erlöschen des Brenners ist mit Hilfe der Infrarotstrahler-20, 21-so eingestellt, dass sie 400 W beträgt. Nach dem Einschalten ist die Leistung zunächst noch gering.
Sie steigt dann aber mit wachsendem Quecksilberdampfdruck kontinuierlich, bis dieser so hoch wird, dass bei einer Leistung von etwa 400 W der Brenner erlischt. Unter den genannten Bedingungen tritt das Erlöschen nach etwa 60 sec ein.
Als Brenner in diesem Gerät kann man eine der Ausführungen der Fig. 2 bis 8 wählen und damit bei unterschiedlicher Hautempfmdlichkeit oder Gewöhnung der Haut im Verlaufe einer Bestrahlungsserie die Bestrahlungsdauer beeinflussen. Es ergeben sich dann für das Produkt aus aufgenommener elektrischer Leistung kurz vor dem Erlöschen des Brenners und der Zeit vom Einschalten des Brenners bis zu seinem Erlöschen Werte von 400 bis 1200 W. min.
In Fig. 10 ist ein UV-Bestrahlungsgerät dargestellt, bei dem um das Quarzrohr-l-des Brenners ein zusätzliches Rohr--24--angebracht ist, das man mehr oder weniger von den Brenner und von diesem wegschieben kann. Das Rohr--24--kann aus Glas bestehen, das UV-undurchlässig oder auch nur für UVA-Strahlung durchlässig ist. Es kann auch aus einem andern Werkstoff bestehen, der die Strahlung unterhalb 315 nm Wellenlänge im wesentlichen absorbiert. Die das Gerät verlassende Strahlung kann durch entsprechende Einstellung des Rohres--24--oder eines andern Filters oder Abdeckorgans auf den jeweiligen Hauttyp bzw.
Gewöhnungsgrad der Haut an die Strahlung eingestellt werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Quecksilberhochdruckbrenner für ein medizinisches und/oder kosmetisches UV-Bestrahlungsgerät, der
EMI3.1
die Menge der Quecksilberfüllung (5) im Brenner (1) so gross bemessen ist, dass der Quecksilberdampfdruck und die von ihm abhängige Spannung am Brenner nach einer bestimmten, gewünschten Betriebsdauer einen zum selbsttätigen Erlöschen des Brenners (1) führenden Wert erreicht.