DE10051169B4 - Handgeführte Bestrahlungseinrichtung und thermisches Bearbeitungsverfahren - Google Patents

Abstract

Handgeführte Bestrahlungseinrichtung (100; 200; 300) zur manuellen thermischen Behandlung eines Bearbeitungsgegenstandes, mit
– Strahlungsquellen für elektromagnetische Strahlung, deren wesentlicher Wirkanteil im Bereich des nahen Infrarot im Wellenlängenbereich zwischen 0,8 μm und 1,5 μm liegt,
– einer Stromversorgungs- und Ansteuereinrichtung (329) für die Strahlungsquellen,
– einem an die Form und Anzahl der Strahlungsquellen angepassten Reflektor (113A, 113B; 305) und
– einer aktiven Kühleinrichtung (115; 210, 215; 305) zur Kühlung des Reflektors und wahlweise der Strahlungsquellen
in einem Gehäuse (107; 207) mit einer Handhabe (101; 201) und einem Schalt- und/oder Steuerelement (103, 105; 203, 205; 313, 315)
dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsquellen mehrere langgestreckte Halogenlampen (303) sind mit einem gemeinsamen Reflektor (305) in einer in Draufsicht annähernd quadratischen Anordnung, und dass die Kühleinrichtung mindestens ein Kühlgebläse umfasst.

Description

• Die Erfindung betrifft eine handgeführte Bestrahlungseinrichtung zur manuellen Ausführung eines thermischen Bearbeitungsverfahrens sowie ein thermisches Bearbeitungsverfahren zur Vor-Ort-Behandlung eines, insbesondere ortsfest eingebauten, Bearbeitungsgegenstandes.
• Aus früheren Patentanmeldungen der Anmelderin, so etwa der DE 197 36 462 A1 , WO 99/42774 oder P 10024731.8 (unveröffentlicht), sind Verfahren zur Behandlung von Oberflächen, Bearbeitung von Materialien und Herstellung von Verbundwerkstoffen unter Einsatz von elektromagnetischer Strahlung bekannt, deren wesentlicher Wirkanteil im Bereich des nahen Infrarot, insbesondere im Wellenlängenbereich zwischen 0,8 μm und 1,5 μm, liegt. Bei einer Reihe dieser Anwendungen ist die Realisierung einer relativ breiten Bestrahlungszone im Interesse einer hohen Produktivität des jeweiligen Verfahrens mit hoher Leistungsdichte wesentlich. Es ist daher der Einsatz einer langgestreckten Halogenlampe, die einen röhrenförmigen, an den Enden gesokkelten Glaskörper mit mindestens einer Glühwendel hat, mit einem langgestreckten Reflektor als Strahlungsquelle bekannt.
• Derartige Bestrahlungsanordnungen sind für den ortsfesten Einsatz in Produktions- bzw. Bearbeitungsanlagen gedacht und ent sprechend ausgelegt und daher für einen mobilen Einsatz nur bedingt geeignet und für eine manuelle Handhabung praktisch ungeeignet.
• Speziell in der Bauwirtschaft und im Handwerk gibt es aber eine Vielzahl von Anwendungsfällen, in denen thermische Bearbeitungsverfahren vor Ort unter Umgebungsbedingungen angewandt werden müssen oder deren Anwendung wesentliche Vorteile gegenüber bisher praktizierten Verfahren bringen würde. Hierbei ist etwa an die Ausbesserung von Lackschäden an mit Pulverlack oder auch herkömmlichem Flüssiglack beschichteten Metallkonstruktionen im Bereich des Hochbaus zu denken. Hier wird in der Praxis mit hochgradig umwelt- und gesundheitsbelastenden Lösemittelsystemen gearbeitet, die den einzigen Vorteil haben, auch bei widrigen Umgebungsbedingungen (niedrigen Umgebungstemperaturen und/oder hoher Luftfeuchtigkeit) einigermaßen zuverlässig auszuhärten.
• Einen weiteren interessanten Anwendungsfall stellen Lackreparaturen an Kraftfahrzeugen dar, bei denen heute zumeist – zu Lasten der Lackqualität – auf eine thermische Aushärtung verzichtet wird. Schließlich sei noch hingewiesen auf das Aufschmelzen von Kunststofffolien auf einen Träger oder das Miteinander-Verbinden von Kunststofffolien am Bau bzw. bei der Innenausstattung von Gebäuden, Fahrzeugen, Schiffen etc. Es sei ausdrücklich darauf hingewiesen, daß die Aufzählung dieser Applikationen keineswegs erschöpfend ist.
• Es sind handgeführte Erwärmungs- bzw. Bestrahlungseinrichtungen bekannt, die grundsätzlich zumindest für einen Teil dieser vor Ort auszuführenden Verfahren geeignet sind. Hierzu zählen beispielsweise handgeführte Heißluftgebläse oder mit offener Flamme arbeitende Erwärmungsgeräte (Lötlampen o. ä.), wie sie seit langem zur Entfernung alter Lackschichten, zum Verlöten von Rohrleitungen oder auch zum Verschweißen von Kunststofffolien im Baugewerbe und Handwerk eingesetzt werden.
• Diese bekannten handgeführten Geräte haben jedoch aufgrund der Nutzung einer offenen Flamme oder eines starken Heißluftstromes jeweils ein mehr oder weniger begrenztes Anwendungsgebiet. Zudem wird für viele interessante Bearbeitungsvorgänge – beispielsweise die Lacktrocknung bzw. -härtung – mit derartigen Geräten zuviel Zeit benötigt und/oder die Bearbeitungsqualität kann nicht ausreichend reproduzierbar sichergestellt werden.
• Aus der DE 30 23 838 A1 ist eine Löt- bzw. Schweißvorrichtung für Längsprofile bekannt, die in einem annähernd zylindrischen Gehäuse, an dem eine Handhabe angebracht ist, mehrere Infrarotstrahler mit zugeordnetem Reflektor sowie eine Kühleinrichtung aufweist.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte handgeführte Bestrahlungseinrichtung anzugeben, die eine Ausführung von thermischen Bearbeitungsverfahren in kurzer Zeitdauer und mit hoher Qualität zu niedrigen Kosten ermöglicht und leicht zu handhaben ist. Weiter soll mit der Erfindung ein neuartiges thermisches Bearbeitungsverfahren bereitgestellt werden.
• Diese Aufgabe wird hinsichtlich ihres Vorrichtungsaspektes durch eine Bestrahlungseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und hinsichtlich ihres Verfahrensaspektes durch ein Bearbeitungsverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 13 gelöst.
• Die Erfindung schließt den grundlegenden Gedanken ein, die zur Ausführung thermischer Bearbeitungsverfahren an sich bekannten Strahlungsquellen im Bereich des nahen Infrarot, insbesondere Halogenlampen mit einem wesentlichen Strahlungs-Wirkanteil im Wellenlängenbereich zwischen 0,8 μm und 1,5 μm, in einem handgeführten Hochleistungs-Bestrahlungsgerät einzusetzen. Zusammen mit dieser Strahlungsquelle befindet sich in einem mit einer Handhabe versehenen Gehäuse ein an die Form und Anzahl der Strahlungsquelle(n) angepaßter Reflektor zur Konzentrierung der Strahlung auf einen vorbestimmten Bestrahlungsbereich. Die Er findung schließt weiter den Gedanken ein, hierbei eine aktive Kühleinrichtung zur Kühlung des Reflektors und wahlweise auch der Strahlungsquelle vorzusehen, welche ein Kühlgebläse umfasst. Diese Kühleinrichtung ist erforderlich, um einen zuverlässigen Betrieb und eine sichere Handhabung der Bestrahlungseinrichtung trotz der zur schnellen Ausführung vieler Bearbeitungsverfahren erforderlichen bzw. wünschenswerten hohen Bestrahlungsleistung zu gewährleisten.
• Zur Erreichung dieser Bestrahlungsleistung ist die Bestrahlungseinrichtung mit einer Mehrzahl von langgestreckten Hochleistungs-Halogenlampen in einem gemeinsamen Reflektor ausgerüstet. Die Länge der eingesetzten Halogenlampen richtet sich nach dem bevorzugten Anwendungsgebiet der Bestrahlungseinrichtung und der durch diese bedingten Größe des Bestrahlungsbereiches.
• Zur Realisierung unterschiedlich großer und gegebenenfalls auch unterschiedlich geformter Bestrahlungsbereiche mit ein und derselben Geräte-Grundkonfiguration ist insbesondere ein verstellbarer und/oder auswechselbarer Reflektor und/oder eine vor die Strahlungsquelle gesetzte Blende sinnvoll. Die Blende sollte so bemessen sein, daß der durch sie begrenzte Bestrahlungsbereich bis zu seinen Rändern eine im wesentlichen homogene Strahlungsflussdichteverteilung hat. Hierdurch wird eine über den gesamten Bestrahlungsbereich gleichmäßige Erwärmung des Bearbeitungsgegenstandes, d. h. das Vorliegen übereinstimmender Prozeßparameter an allen Punkten des Bearbeitungsgebietes, gewährleistet. Das Vorsehen von Blenden mit einer rechteckigen oder kreisförmigen Öffnung wird für die meisten Anwendungsfälle bevorzugt sein, es sind aber auch anders geformte Bestrahlungsbereiche realisierbar.
• Die Bestrahlungseinrichtung ist bevorzugt so ausgelegt, daß sie einen Bestrahlungsbereich mit einer Fläche im Bereich zwischen 0,5 cm² und 200 cm², bevorzugt im Bereich zwischen 2 cm² und 100 cm², erzeugt. Es versteht sich, daß eine Auslegung des einzelnen Gerätes entweder für Bearbeitungsverfahren mit relativ großer Bestrahlungsfläche oder aber für eher punktuelle Bearbeitungsverfahren (z. B. für „Spot Repair"-Prozesse) sinnvoll sein wird und eine universelle Auslegung unter Einsatz auswechselbarer Blenden eher Kompromißcharakter haben wird.
• Die Anschlußleistung liegt bei Anschluß an das 220 V-Wechselstromnetz bevorzugt bei 2 kW oder höher, und bei Einsatz am 380 V-Drehstromnetz sind Anschlußleistungen von 5 kW oder mehr realisierbar. Je nach der Flächengröße des Bestrahlungsbereiches sind damit Leistungsdichten von über 200 kW/m², gegebenenfalls auch von über 500 kW/m², realisierbar, die die Ausführung von Lacktrocknungs- bzw. -vernetzungsprozessen oder anderen Oberflächenbeschichtungen in Behandlungszeiten von wenigen Sekunden ermöglichen.
• Bei Auslegung für nicht allzu hohe Leistungsdichten ist eine Ausführung der Kühleinrichtung mit einem eingebauten (insbesondere hinter dem Reflektor angeordneten) Kühlgebläse ausreichend, was in vorteilhafter Weise den Verzicht auf externe Medien (außer Strom) ermöglicht. Bei Hochleistungsanwendungen ist jedoch eine Ausführung mit einem zusätzlichen Kühlfluidanschluss und Kühlfluid-Strömungskanälen im Reflektor zu bevorzugen. Als Kühlfluid kommt insbesondere Wasser, aber auch Druckluft in Betracht. Beide Medien stehen im Werkstattbereich in der Regel zur Verfügung, und Baustellen verfügen normalerweise zumindest über einen Wasseranschluß. Es versteht sich indes, daß die Notwendigkeit der externen Zuführung eines Kühlmediums die Handhabung des Bestrahlungsgerätes etwas behindert, so daß sie auf Hochleistungsanwendungen beschränkt bleiben sollte.
• Das vorgeschlagene Bestrahlungsgerät ist bevorzugt mit Meßeinrichtungen für relevante Prozeßparameter versehen, insbesondere mit einer Abstands- und/oder einer Temperaturmesseinrichtung, die vorzugsweise berührungslos arbeiten. In dieser bevorzugten Ausführung umfassen die Meßeinrichtungen speziell einen Ultraschall-Abstandsfühler und/oder ein Pyrometerelement zur Oberflächentemperaturmessung auf dem Bearbeitungsgegenstand. In einer sinnreichen Ausführung ist insbesondere ein Pyrometerelement zur Temperaturmessung hinter dem Reflektor angeordnet, und ein Ausschnitt im Reflektor bestimmt seinen Erfassungsbereich inmitten des zu behandelnden Oberflächenbereiches des Bearbeitungsgegenstandes.
• In einer höherwertigen Ausführung ist die Bearbeitungseinrichtung mit einer Leistungssteuerstufe versehen, die über einen Leistungs- oder Temperaturwähler am Gehäuse manuell oder über einen mit der Meßeinrichtung oder den Meßeinrichtungen verbundenen Steueranschluß zumindest halbautomatisch angesteuert wird. Eine weiter bevorzugte Variante dieser Ausführung ist durch das Vorhandensein einer Regeleinrichtung zur Regelung der Bestrahlungsleistung nach einer vorgegebenen Temperatur oder Strahlungsflußdichte auf dem Bearbeitungsgegenstand gekennzeichnet.
• Weiter bevorzugt ist eine Ausführung mit einer Anzeigeeinrichtung zur Anzeige des Betriebszustandes und/oder des Wertes mindestens eines Parameters des Bearbeitungsverfahrens, insbesondere des Abstandes der Strahlungsquelle zum Bearbeitungsgegenstand und/oder der Temperatur auf dessen Oberfläche. Die Anzeigeeinrichtung ist entsprechend mit der Stromversorgungs- und Ansteuereinrichtung bzw. der oben erwähnten Meßeinrichtung bzw. den Meßeinrichtungen verbunden.
• Das vorgeschlagene Verfahren unter Einsatz der oben beschriebenen Bestrahlungsvorrichtung zeichnet sich durch die Anwendbarkeit unter weitgehend beliebigen Umgebungsbedingungen aus, wie sie auf dem Bau oder im Werkstattbereich herrschen. Es ist in vorteilhafter Weise in kurzen Zeitspannen unterhalb von 30 s, insbesondere von weniger als 10 s und in vielen Fällen sogar in weniger als 5 s bis zum gewünschten Verfahrensergebnis ausführbar. Die bevorzugte Verfahrensdurchführung mit Messung und Anzeige und/oder Regelung verfahrensbestimmender Parameter ermöglicht die Ausführung auch unabhängig von hochqualifiziertem Fachpersonal.
• Vorteile und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich im übrigen aus den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der Figuren.
• Von diesen zeigen:
• 1 eine skizzenartige perspektivische Darstellung einer Bearbeitungseinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
• 2 eine skizzenartige perspektivische Darstellung einer Bearbeitungseinrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung und
• 3 ein Funktions-Blockschaltbild zur Erläuterung verschiedener Meß- und Steuerungsmöglichkeiten bei einer Bearbeitungseinrichtung der in 1 oder 2 gezeigten Art.
• 1 zeigt ein NIR-Bestrahlungsgerät 100 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung, welches in seiner Form ähnlich einer Handbohrmaschine oder Spritzpistole ausgeführt ist. An einem in Art eines Revolvergriffs ausgebildeten Handgriff 101 sind ein Ein-/Ausschalter 103 und ein als Drehsteller ausgebildeter Temperaturwähler 105 angeordnet. Auf dem Handgriff 101 ist fest ein Gehäuse 107 angebracht, das einen oder mehrere (nicht dargestellte) NIR-Strahler, insbesondere Halogenlampe(n) kurzer Bauart, und die zugehörige Stromversorgung und Ansteuer elektronik aufnimmt und an dem ein Netzanschlußkabel 109 angebracht ist.
• Das Gehäuse 107 hat einen Befestigungsring 111 zur auswechselbaren Anbringung verschiedener Reflektoren, von denen in der Figur ein „Spotlight"-Reflektor 113A mit (im Längsschnitt) teil-elliptischer Geometrie und ein „Flashlight"-Reflektor mit (im Längsschnitt) teil-parabolischer Geometrie gezeigt sind. Lüftungsschlitze 115 im Gehäuse 107 dienen zur Wärmeabführung aus dem Bereich der Strahler über einen eingebauten Lüfter.
• Mit dem in 1 dargestellten Bestrahlungsgerät 100 ist in Abhängigkeit von der Geometrie des angebrachten Reflektors eine eher punktuell fokussierte oder mehr breitflächig angelegte Bestrahlung einer Oberflächenschicht 117 auf einem Bearbeitungsgegenstand 119 möglich, um dort beispielsweise einen Trocknungs- oder Vernetzungsvorgang, eine Schichtausheilung, ein Verschmelzen oder andere Bearbeitungsvorgänge auszuführen. Das NIR-Bestrahlungsgerät 100 ist hier speziell als kostengünstiges (Low-Cost-)Gerät ohne Anzeigeeinrichtungen und ohne besondere Ansprüche an die Bereitstellung zusätzlicher Medien (Wasser oder Druckluft) am Einsatzort konzipiert.
• In 2 ist hingegen ein höherwertiges NIR-Bestrahlungsgerät 200 skizziert, welches zur Erzeugung hoher Bestrahlungsleistungen für Hochleistungs-Bearbeitungsvorgänge auf größeren Flächen und mit entsprechenden Anzeigemöglichkeiten konzipiert ist. Die Darstellung ist zur Verdeutlichung bestimmter Merkmale synoptisch angelegt, worauf nachfolgend noch genauer hingewiesen wird.
• Das NIR-Bestrahlungsgerät 200 hat ebenfalls einen Handgriff 201 mit einem Ein-/Ausschalter 203 und einem (hier als Schieberegler ausführten) Temperaturwähler 205, auf dem ein Gehäuse 207 sitzt. Am Gehäuse 207 ist hier neben einem Netzanschlußkabel 209 ein Kühlwasserschlauch 210 zur Versorgung einer (nicht dargestellten) Wasserkühlung der Lampenreflektoren angebracht.
• Im Gehäuse 207 ist eine in der Draufsicht annähernd quadratische Halogenlampen-Reflektor-Kombination 212 fest montiert. Im Übergangsbereich zwischen der Gehäusevorderfläche und der Rückseite der Lampen-Reflektor-Kombination 212 sind auch bei diesem Gerät Lüftungsöffnungen 215 zur zusätzlichen Kühlung angebracht. Eine Nutführung 217 an der Vorderfläche der Lampen-Reflektor-Kombination 212 dient zur Aufnahme auswechselbarer Blenden, von denen in der Figur (in angedeuteter Querschnittsdarstellung zur Verdeutlichung der unterschiedlichen Ausführung) eine erste Blende 219A mit großer Bestrahlungsöffnung und eine zweite Blende 219B mit mittlerer Bestrahlungsöffnung zur Festlegung unterschiedlich großer Bestrahlungsbereiche auf einer zu bearbeitenden Oberfläche gezeigt sind. Es versteht sich, daß mit dem Bestrahlungsgerät ein mehrteiliger Blendensatz mit unterschiedlichen Querschnittsflächen und Formen der Öffnungen zur Ausführung verschiedener Bearbeitungsvorgänge lieferbar sein kann.
• Das Bestrahlungsgerät 200 hat ein mehrteiliges Displayfeld 221, welches sich in der praktischen Ausführung zweckmäßigerweise auf der Gehäuserückseite befinden wird, in der Figur jedoch an der Gehäuse-Seitenfläche dargestellt ist. In der skizzierten Ausführung umfaßt es zwei (nicht einzeln bezeichnete) numerische Anzeigen sowie eine Kontrollleuchte, beispielsweise zur Leistungs- und Temperaturanzeige sowie zur Betriebszustandsanzeige („Ein/Aus").
• 3 zeigt in Art eines Funktions-Blockschaltbildes die Stromversorgungs-, Meß-, Steuer- und Anzeigeeinrichtungen eines NIR-Bestrahlungsgerätes 300 der in 1 oder 2 gezeigten Art gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Das Bestrahlungsgerät 300 hat als Wirkeinrichtung eine Halogenlampen- Reflektor-Kombination 301 mit vier röhrenförmigen Halogenlampen 303 und einem gemeinsamen, massiven Reflektor 305, in den längs durchgehende Kühlwasserkanäle 307 und eine zentrale Aussparung 309 mit weiter unten angegebener Zweckbestimmung eingearbeitet sind.
• Zur Stromversorgung und Ansteuerung der Halogenlampen 303 ist eine Stromversorgungseinheit 311 vorgesehen, die über einen Ein-/Ausschalter 313 an das Wechselstromnetz angeschlossen ist. Der Ein-/Ausschalter 313 bildet zusammen mit einer Temperaturwählereinheit 315 eine Betätigungseinrichtung 317 des Bestrahlungsgerätes.
• Ein Stellsignal von der Temperaturwählereinheit 315 gelangt zu einem Stelleingang einer Leistungsregelstufe 319, die ausgangsseitig mit einem Steuereingang der Stromversorgungseinheit 311 sowie einem Leistungs-Anzeigeelement 321 verbunden ist. Über zwei Steuersignaleingänge ist die Leistungsregelstufe 319 einerseits mit einem Ultraschall-Entfernungsmesser 323 und andererseits mit einer Temperaturmeßeinrichtung 325 verbunden, welche ihrerseits das Meßsignal eines Pyrometerelementes 327 empfängt. Die Leistungsregelstufe 319 bildet zusammen mit der Stromversorgungseinheit 311 ein Stromversorgungs- und Ansteuereinheit 329 des NIR-Bestrahlungsgerätes 300.
• Der Ultraschall-Entfernungsmesser 323 ist weiterhin mit einem Entfernungs-Anzeigeelement 331 verbunden, und die Temperaturmeßeinrichtung 325 ist mit einem Temperatur-Anzeigeelement 333 verbunden. Das Entfernungs-Anzeigeelement 331 und das Temperatur-Anzeigeelement 333 bilden zusammen mit dem Leistungs-Anzeigeelement 321 ein Displayfeld 335 des Bestrahlungsgerätes.
• Nach Einschaltung des Bestrahlungsgerätes mittels des Ein-/Ausschalters 313 stellt der Benutzer in der bevorzugten Anwendungsweise an der Temperaturwählereinheit 315 eine vorbestimmte geeignete Bearbeitungstemperatur zur Bearbeitung einer Oberflächenschicht 337 auf einem Bearbeitungsgegenstand 339 ein. Das entsprechende Stellsignal wird an die Leistungsregelstufe 319 übermittelt, die in Abhängigkeit vom Meßsignal des Ultraschall-Entfernungsmessers 323 und des Pyrometerelementes 327 (verarbeitet in der Temperaturmeßeinrichtung 325) ein Ansteuersignal für die Stromversorgungseinheit 311 ermittelt und dieser zuführt. Die entsprechend angesteuerten Halogenlampen 303 erwärmen daraufhin die Oberflächenschicht 337, während laufend deren Temperatur und der Abstand der Halogenlampen-Reflektor-Kombination 301 zu dieser gemessen und die Meßsignale in einer Closed-Loop-Regelung zur Gewinnung des jeweils aktuellen Ansteuersignals für die Stromversorgungseinheit 311 verarbeitet werden. Hierdurch wird – nach einer sehr kurzen Einstellzeit im Bereich von Zehntel-Sekunden oder wenigen Sekunden – eine konstante Bearbeitungstemperatur in einem Bestrahlungsbereich 341 der Oberflächenschicht 337 aufrechterhalten, bis eine vorgegebene Bestrahlungsdauer abgelaufen ist und der Benutzer durch Betätigung des Ein-/Ausschalters 313 das Gerät wieder ausschaltet.
• Die Ausführung der Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Beispiele und hervorgehobenen Aspekte beschränkt, sondern im Rahmen der Ansprüche ebenso in einer Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachgemäßen Handelns liegen.

100; 200; 300

NIR-Bestrahlungsgerät

101; 201

Handgriff

103; 203; 313

Ein-/Ausschalter

105; 205; 315

Temperaturwähler

107; 207

Gehäuse

109

Netzanschlußkabel

111

Befestigungsring

113A

Reflektor(teil-elliptisch)

113B

Reflektor (teil-parabolisch)

115; 215

Belüftungsöffnung

117; 337

Oberflächenschicht

119; 339

Bearbeitungsgegenstand

210

Kühlwasserschlauch

212; 301

Halogenlampen-Reflektor-Kombination

217

Nutführung

219A, 219B

Blende

221; 335

Displayfeld

303

Halogenlampe

305

Reflektor

307

Kühlwasserkanal

309

Aussparung

311

Stromversorgungseinheit

317

Betätigungseinrichtung

319

Leistungsregelstufe

321

Leistungs-Anzeigeelement

323

Ultraschall-Entfernungsmesser

325

Temperaturmeßeinrichtung

327

Pyrometerelement

329

Stromversorgungs- und Ansteuereinheit

331

Entfernungs-Anzeigeelement

333

Temperatur-Anzeigeelement

341

Bestrahlungsbereich

Claims (15)

1. Handgeführte Bestrahlungseinrichtung (100; 200; 300) zur manuellen thermischen Behandlung eines Bearbeitungsgegenstandes, mit – Strahlungsquellen für elektromagnetische Strahlung, deren wesentlicher Wirkanteil im Bereich des nahen Infrarot im Wellenlängenbereich zwischen 0,8 μm und 1,5 μm liegt, – einer Stromversorgungs- und Ansteuereinrichtung (329) für die Strahlungsquellen, – einem an die Form und Anzahl der Strahlungsquellen angepassten Reflektor (113A, 113B; 305) und – einer aktiven Kühleinrichtung (115; 210, 215; 305) zur Kühlung des Reflektors und wahlweise der Strahlungsquellen in einem Gehäuse (107; 207) mit einer Handhabe (101; 201) und einem Schalt- und/oder Steuerelement (103, 105; 203, 205; 313, 315) dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsquellen mehrere langgestreckte Halogenlampen (303) sind mit einem gemeinsamen Reflektor (305) in einer in Draufsicht annähernd quadratischen Anordnung, und dass die Kühleinrichtung mindestens ein Kühlgebläse umfasst.
2. Bestrahlungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Reflektor (113A, 113B; 305) verstellbar und/oder auswechselbar ist.
3. Bestrahlungseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine vor die Strahlungsquelle gesetzte Blende (219A, 219B) zur definierten Begrenzung des durch die Strahlungsquelle-Reflektor-Kombination (212; 303) bestimmten Bestrahlungsbereiches (341) mit im wesentlichen homogener Strahlungsflussdichteverteilung.
4. Bestrahlungseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsquelle-Reflektor-Kombination (212; 303) und wahlweise die Blende (219A, 219B) zur Erzeugung eines Bestrahlungsbereiches mit einer Fläche im Bereich zwischen 0,5 cm² und 200 cm², bevorzugt im Bereich zwischen 2 cm² und 100 cm2, ausgebildet sind.
5. Bestrahlungseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Anschlussleistung von 2 kW oder mehr an einem 220 V-Wechselstromnetz oder von 5 kW oder mehr an einem 380 V-Drehstromnetz.
6. Bestrahlungseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung mindestens einen Kühlfluid-Strö mungskanal (307) im Reflektor (305) und einen mit diesem verbundenen Anschluss für eine externe Kühlfluidquelle aufweist.
7. Bestrahlungseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Messeinrichtung für einen Parameter des Bearbeitungsvorganges (323, 325, 327).
8. Bestrahlungseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung oder Messeinrichtungen einen oder mehrere berührungslos arbeitende Messfühler aufweist/aufweisen.
9. Bestrahlungseinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der oder mindestens einer der Messfühler (327) hinter dem Reflektor (305) angeordnet ist, wobei der Reflektor dort zur Schaffung eines Erfassungsbereiches des Messfühlers eine Ausnehmung (309) aufweist.
10. Bestrahlungseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromversorgungs- und Ansteuereinrichtung (329) eine eingangsseitig mit dem als Leistungs- oder Temperaturwähler (315) ausgebildeten Steuerelement und/oder der Messeinrichtung (323, 325, 327) verbundene Leistungssteuerstufe (319) zur Steuerung der Bestrahlungsleistung aufweist.
11. Bestrahlungseinrichtung nach Anspruch 10 dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungssteuerstufe eine Regeleinrichtung (319) zur mindestens wahlweisen Regelung der Bestrahlungsleistung nach einer vorgegebenen Temperatur oder Strahlungsflussdichte auf dem Bearbeitungsgegenstand (339) umfasst.
12. Bestrahlungseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine mit der Stromversorgungs- und Ansteuereinrichtung (329) und/oder der Messeinrichtung oder den Messeinrichtungen (323, 325, 327) verbundene Anzeigeeinrichtung (331, 333) zur Anzeige des Betriebszustandes und/oder des Wertes mindestens eines Parameters des Bearbeitungsverfahrens.
13. Verfahren zur thermischen Behandlung eines Bearbeitungsgegenstandes (119; 339), insbesondere zur Trocknung und/oder Vernetzung und/oder Fixierung einer Beschichtung (117; 337) auf einem Träger, dadurch gekennzeichnet, dass der Bearbeitungsgegenstand vor Ort unter Umgebungsbedingungen mit einer Bestrahlungseinrichtung (100; 200; 300) nach einem der vorangehenden Ansprüche manuell behandelt wird.
14. Bearbeitungsverfahren nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch eine Bestrahlungsdauer von weniger als 30 s.
15. Bearbeitungsverfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein Prozessparameter gemessen und angezeigt und/oder das Bearbeitungsverfahren bezüglich dieses Parameters geregelt wird.