CN103842708A - 用于硬化在细长空腔的内壁上的涂层或塑料衬垫的设备 - Google Patents

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Abstract

在用于硬化在细长空腔的内壁上的涂层或塑料衬垫的已知设备中，设置有用于发射光辐射的UV灯，该UV灯具有外罩灯泡。为了由此出发说明一种用于硬化在细长空腔的内壁上的涂层或塑料衬垫的设备，该设备具有长的使用寿命并且在该设备的情况下减少健康损害和材料损害的风险，根据本发明提出：设置用于减少光辐射的紫外线辐射部分的发射的滤光器元件，所述滤光器元件在400nm到450nm的波长范围中具有至少80%cm-1的光谱透射并且所述滤光器元件的边缘波长处于350nm到380nm的范围中。

Description

用于硬化在细长空腔的内壁上的涂层或塑料衬垫的设备
技术领域
本发明涉及一种用于硬化在细长空腔的内壁上的涂层或塑料衬垫的设备，包括具有外罩灯泡（Hüllkolben）的UV灯，用于发射光辐射。
背景技术
为了修理管道和通道系统，多年以来使用整修方法，通过这些整修方法可以恢复管道和通道系统的功能能力并且由此能够延长其使用寿命。作为整修方法，除了用于涂覆空腔的内壁的涂覆方法之外也使用衬垫，这些衬垫是纤维复合材料，该纤维复合材料由用树脂浸透的纺织材料、例如玻璃纤维构成。
涂层或树脂的硬化在管路或通道系统中实现并且例如可以以热学方式通过引入热水或水蒸气来实现或可以以光学方式在使用紫外线辐射的情况下实现。用于热硬化的衬垫必须冷却地储存并且甚至在冷却的储存时也只能受限地被保持。光学方法的使用具有更好的储存能力的优点，此外这些方法是能量有效的并且环保的。
这种用于照射细长空腔的内壁、尤其用于硬化可辐射硬化的塑料层压材料的设备由CA 2,337,239 A1已知。可在空腔中行进的设备装配有UV灯，这些UV灯被布置在灯座中并且在相对的侧上具有压力弹簧。通过螺纹轴驱动装置(Gewindespindeltrieb)能够实现灯间距与待硬化的合成树脂层压材料的内壁的可变的适配。
用于利用UV辐射照射细长空腔的内壁的另一辐射源在DE 298 20 521 U1中被提出。该辐射源在端部处具有布置在管道横截面中的有弹性的运行单元，这些运行单元彼此连接并且分别具有处于轴向的石英玻璃管。在石英玻璃管之内布置有灯，该灯用于照射管道内部空间。
在DE 101 45 648 A1中公开了用于照射对象的照射设备，其中作为辐射源设置有具有含有镓的填充气体的气体放电灯。
此外，CH 328 598 A教导了一种由石英玻璃构成的紫外线滤光器，该紫外线滤光器被用作气体放电管的壁。该紫外线滤光器具有选择性地消除UV光谱的确定区域的目的。
纯石英玻璃对于直到UVC-VUV范围的波长范围内的UV辐射是透明的并且因此是用于UV光源的优选的灯材料。
如果将这种灯使用在用于硬化涂层或塑料衬垫的设备中，这些灯除了发射工作辐射之外也发射一部分较短波长的紫外线辐射，该辐射可能导致健康损害或造成处于附近的部件的老化。这尤其适用于由塑料构成的部件。
发明内容
因此，本发明所基于的任务是说明一种用于硬化在细长空腔的内壁上的涂层或塑料衬垫的设备，该设备具有长的使用寿命，并且在该设备的情况下减少了健康损害和材料损害的风险。
该任务从开头所提到的类型的管道和通道修理设备出发根据本发明通过如下方式来解决：外罩灯泡包含含镓的填充气体，并且设置用于减少光辐射的紫外线辐射部分的发射的滤光器元件，该滤光器元件在400nm到450nm的波长范围中具有至少80%cm-1的光谱透射并且该滤光器元件的边缘波长处于350nm到380nm的范围中。
在到目前为此的管道和通道修理设备中，对于在直到UVC-VUV范围的波长范围内的UV辐射透明的纯石英玻璃被用作UV灯的灯材料。
根据本发明，由此出发提出两种修改方案，其中一种修改方案涉及在外罩灯泡中产生的辐射的发射光谱，而另一修改方案涉及该发射光谱与在按规定使用该设备时的情况的适配。
填充气体掺杂镓产生特征发射光谱。这样产生的辐射在如下波长范围中显示出显著的强度最大值：该波长范围覆盖用于硬化在细长空腔的内壁上的涂层或塑料衬垫的设备的工作范围。
所使用的辐射的优选波长工作范围处于400nm到450nm之间。已显示出，所发射的波长小于400nm和大于450nm的辐射对于硬化涂层或塑料衬垫而言并不一定是必要的。
然而，含镓的填充气体也在工作范围之外并且尤其在紫外线波长范围内发射。
为了使所产生的光谱与工作范围相适配，UV辐射部分通过使用滤光器元件来减少或消除。由滤光器元件减少或消除的辐射包括UV波长范围或其一部分，使得避免由所发射的UV辐射造成的健康损害并且同时能够实现该设备的处于附近的部件的长使用寿命。
为此，滤光器元件具有在350nm到380nm的范围中的边缘波长。该边缘波长对应于如下波长,在该波长处光谱内透射比为阻带和通带的内透射比的最大差值的一半。光谱内透射比不考虑反射损耗并且通过定义被理解为外出的光谱辐射流与进入的辐射流的比例。
滤光器元件被实施为涂层或基板的掺杂。基板在最简单的情况下为UV灯的外罩灯泡。
在一种优选的修改方案中规定，辐射源在400nm到450nm的波长范围内具有至少一个主发射线，其波长比边缘波长大至少10nm且最高大50nm。
滤光器元件消除或削弱发射光谱中对于硬化涂层或衬垫来说不需要的UV辐射的部分。然而由此仅还剩下窄的波长范围作为可用的工作辐射。因此，在该波长范围内的主发射对于设备的按规定的使用而言是特别重要的。
通过主发射的波长与滤光器元件的边缘波长直接相邻来实现吸收主发射的可能的不期望的UV辐射部分。另一方面，由于波长比边缘波长大至少10nm，所以不过度妨碍主发射线的发射。如果主发射线的波长比边缘波长大了多于50nm，则一方面存在不期望的短波的紫外线辐射的部分未有效地被最小化的风险。另一方面，在大边缘波长的情况下，在工作范围内对于主发射线还可供使用的波长范围非常窄，使得存在不能实现足够的照射强度的风险。
该设备的一种优选的变型方案规定，滤光器元件由掺杂铝的石英玻璃制成。
由掺杂铝的石英玻璃构成的滤光器元件在化学上和在热学上是稳定的并且与涂层相比可以不受损伤。
已证明为有利的是，滤光器元件具有在10重量ppm到20重量ppm的范围内的铝含量。
具有小于10重量ppm的铝含量的滤光器元件导致不期望的UV辐射部分的少量减少。具有大于20重量ppm的铝含量的滤光器元件明显地减少工作范围中的光谱透射。
在一种替代的优选的变型方案中规定，滤光器元件由掺杂铈的石英玻璃制成。
由掺杂铈的石英玻璃构成的滤光器元件在化学上和在热学上是稳定的并且与涂层相比可以不受损伤。
在一种有利的扩展方案中规定，滤光器元件是石英玻璃空心柱体，在该石英玻璃空心柱体中布置有UV灯。
通过将UV灯布置在石英玻璃空心柱体中来保护UV灯以避免机械作用和杂质。石英玻璃空心柱体可以容易地清洁和替换并且石英玻璃空心柱体形式的滤光器元件可以简单且成本低廉地制造。通过管道形状来保证由UV辐射器朝所有空间方向发射的UV辐射的尽可能各向同性的吸收。石英玻璃空心柱体的外径可以与通道或管道的内部几何形状适配。
在另一种优选的扩展方案中规定，石英玻璃空心柱体气密地包围UV灯并且具有针对用于电接触UV灯的电流套管（Stromdurchführung）的气密的密封件。
通过将UV灯布置在石英玻璃空心柱体中来保护UV灯以避免机械作用。通过该石英玻璃空心柱体气密地包围UV灯并且具有针对用于电接触UV灯的电流套管的气密的密封件，总体上能够实现紧凑的结构形式。该石英玻璃空心柱体可以具有一个或多个气密的密封件。该石英玻璃空心柱体可以单侧或双侧套接地实施。该石英玻璃空心柱体可以填充有惰性气体或具有真空。
在最简单的情况下，滤光器元件是UV灯的外罩灯泡。
同时为UV灯的外罩灯泡的滤光器元件可以成本低廉地制造并且能够实现该设备的特别紧凑的结构形式。
对此替代地或补充地，但也已证明为有利的是，滤光器元件被实施为石英玻璃空心柱体和/或外罩灯泡上的涂层。
该涂层在此被设置在石英玻璃空心柱体和/或外罩灯泡的外侧和/或内侧上。涂层可以简单地施加并且能够在其特性方面可变地调节。合适的涂层例如可以被构造为由二氧化钛和二氧化硅构成的多层的干涉反射滤光器。
附图说明
以下借助实施例和附图进一步描述本发明。详细地：
图1以示意图示出根据本发明的具有石英玻璃空心柱体形式的滤光器元件的设备的灯单元的实施方式，以及
图2以示意图示出UV灯的光谱强度分布，所掺杂的石英玻璃的透射曲线被示意性地绘入到该光谱强度分布中。
具体实施方式
根据本发明的用于硬化在细长空腔的内壁上的涂层或塑料衬垫的设备包括灯单元，如在图1中所示的那样，并且该灯单元总体上被分配参考数字1。灯单元1包括用于发射光辐射的UV灯、气密的石英玻璃空心柱体3和气密的密封件4。UV灯是额定功率为600W的汞中压辐射器2。此外，为了硬化涂层或塑料衬垫，设置有额定功率为100W到2000W的辐射器。汞中压辐射器2具有气密的外罩灯泡10，该外罩灯泡填充有汞、惰性气体和镓。在汞中压辐射器2的两个气密的密封件7中分别设置有电流套管5a、5b，用于电接触电极6a、6b。
实例 1
汞中压辐射器2被石英玻璃空心柱体包围，该石英玻璃空心柱体由优质石英玻璃（Quarzglasqualität）制成，该优质石英玻璃由哈瑙的Heraeus Quarzglas GmbH&Co. KG以名称“HLQ382”提供。该石英玻璃包含0.6ppm的锂、0.3ppm的钠、0.4ppm的钾、0.05ppm的镁、0.5ppm的钙、0.1ppm的铁、少于0.05ppm的铜、少于0.05ppm的锰和15ppm的铝。石英玻璃空心柱体3用作本发明意义上的滤光器元件。
实例 2
在一种替代的实施方式中，石英玻璃空心柱体3由如例如由哈瑙的Heraeus Quarzglas GmbH & Co. KG以名称“M 382 Plus”或“M382 S Plus”提供的掺杂铈的石英玻璃制成。在此情况下，作为化学杂质，该石英玻璃包含1ppm的锂、1ppm的钠、0.8或0.1ppm的钾、0.1ppm的镁、1.0或0.1ppm的钙、0.8或0.2ppm的铁、0.1ppm的铜、0.1ppm的铬、0.05ppm的锰和20或10ppm的铝。此外，该石英玻璃掺杂有铈。
石英玻璃空心柱体3气密地围绕汞中压辐射器2。在石英玻璃空心柱体3与汞中压辐射器2之间的空腔8填充有惰性气体氩。通过石英玻璃空心柱体3的气密的密封件4，设置有两个用于电接触汞中压辐射器2的电流套管9a、9b。
图2示出在250nm到750nm之间的波长范围内的汞中压辐射器2的光谱强度分布。用于硬化涂层或塑料衬垫的工作辐射的波长范围为400nm到450nm。汞中压辐射器2发出在该工作范围之外和之内的辐射。尤其是，该光谱具有在大约410nm和420nm处的两个主发射线。
为了使工作波长范围之外的短波部分的发射（E）最小化，将石英玻璃空心柱体3用作滤光器玻璃。示意性地将根据实例1的石英玻璃空心柱体3的透射率曲线（T：透射）绘入上述辐射源的光谱辐射强度分布中。在工作波长范围之内石英玻璃（在表面上无散射和反射损耗）的光谱透射大于90%cm-1。但是可看出，大约400nm之下的波长越来越多地被滤光器元件吸收并且由此被滤出。
滤光器的边缘波长处于大约380nm处。两个所提到的在大约410nm和420nm处的主发射线通过石英玻璃空心柱体3的过滤作用尽管受到影响，但未被消除。

Claims (10)

1.一种用于硬化细长空腔的内壁上的涂层或塑料衬垫的设备，具有用于发射光辐射的UV灯（2），所述UV灯具有外罩灯泡（10），其特征在于，所述外罩灯泡（10）包含含有含镓的填充气体，并且设置有用于减少所述光辐射的紫外线辐射部分的发射的滤光器元件，所述滤光器元件在400nm到450nm的波长范围中具有至少80%cm-1的光谱透射并且所述滤光器元件的边缘波长处于350nm到380nm的范围中。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述UV灯（2）在400nm到450nm的波长范围中具有至少一个主发射线，所述主发射线的波长比边缘波长大至少10nm且最高50nm。
3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述滤光器元件（3）由掺杂铝的石英玻璃制成。
4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，铝含量处于10重量ppm到20重量ppm的范围内。
5.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述滤光器元件（3）由掺杂铈的石英玻璃制成。
6.根据上述权利要求之一所述的设备，其特征在于，所述滤光器元件是石英玻璃空心柱体（３），在所述石英玻璃空心柱体中布置有所述UV灯（2）。
7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述石英玻璃空心柱体（3）气密地包围所述UV灯（2）并且具有针对用于电接触所述UV灯（2）的电流套管的气密的密封件（4）。
8.根据上述权利要求之一所述的设备，其特征在于，所述滤光器元件是所述外罩灯泡。
9.根据上述权利要求之一所述的设备，其特征在于，所述滤光器元件被实施为所述外罩灯泡（10）上的涂层。
10.根据上述权利要求6或7之一所述的设备，其特征在于，所述滤光器元件被实施为所述石英玻璃空心柱体（3）上的涂层或所述石英玻璃空心柱体（3）和所述外罩灯泡（10）上的涂层。
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