DE102008016055A1

DE102008016055A1 - Lampenanordnung

Info

Publication number: DE102008016055A1
Application number: DE102008016055A
Authority: DE
Inventors: Quinton L. Storwell; Jason Newell
Original assignee: Nordson Corp
Current assignee: Nordson Corp
Priority date: 2007-04-19
Filing date: 2008-03-28
Publication date: 2008-10-23
Also published as: TW200912194A; US7686473B2; US20080259595A1; CN101290108A; GB2448538A; GB0707622D0; JP2008270217A

Abstract

Eine Lampenanordnung enthält eine längliche Strahlungsquelle 20, an der Endstücke 22 ausgebildet sind, sowie eine mit den Endstücken 22 verbundene Halterung 26 zur Halterung der Strahlungsquelle 20 in einem Strahler 2. Die Halterung 26 ist so ausgebildet, dass sie Luft, die in Richtung der Halterung 26 gezogen wird, um mindestens einen Teil der Strahlungsquelle 20 und zwischen die Strahlungsquelle 20 und die Halterung 26 strömen lässt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Lampenanordnungen, und insbesondere auf Lampenanordnungen zur Benutzung in der Druck- und Beschichtungsindustrie zum Aushärten von Tinten und dergleichen auf einer Vielfalt von Substratmaterialien. Während des Härtungsprozesses wird das Substrat in einer Bahn unterhalb einer länglichen Lampenanordnung bewegt, so dass eine Beschichtung durch die Strahlung einer Lampe bestrahlt wird, um die Beschichtung in einem kontinuierlichen Prozess auszuhärten. Das Substrat kann eine durchgehende Bahn sein oder aus einer Mehrzahl von Blättern bestehen, die nacheinander an der Lampe vorbei geführt werden.
Es ist bereits bekannt, Tinten auf einem Substrat durch Zuführen von ultravioletter Strahlung aus einer oder mehreren Mitteldruck-UV-Quecksilberdampflampen auszuhärten. Es ist auch bekannt, jede Lampe in einer Anordnung mit einem Reflektor zu versehen, der eine reflektierende Fläche aufweist, die die Lampe teilweise umgibt, um deren Strahlung auf das Substrat zu reflektieren. Die Reflexionsfläche hat ein konkaves Profil, das gewöhnlich elliptisch oder parabolisch ist, wobei die Lampe auf der symmetrischen Mittellinie des Profils neben dem Scheitel angeordnet ist.
Der Reflektor verstärkt Intensität der von dem zu auszuhärtenden Material empfangenen Strahlung. Das Eindringen der Strahlung in das Material ist ein wichtiger Faktor bei der Härtung, und während das Eindringen bei verschiedenen Farben und Materialien variiert, ist das Eindringen um so besser, je höher die Intensität ist.
Ein bei bekannten Einrichtungen auftretendes Problem besteht darin, dass ein Teil der Strahlung in die Lampe selbst zurück reflektiert wird, was die Menge an für die Härtung zur Verfügung stehender Strahlungsenergie reduziert und zu einem Aufheizen der Lampe führt. Dies kann den Lampenbetrieb nachteilig beeinflussen und die durch die Einrichtung abgegebene, bereits hohe Wärmemenge weiter erhöhen, so dass ein Verwerfen und Deformieren der Beschichtung und/oder des Substrats auftreten kann.
Dieses Problem wurde bereits im französischen Patent 2 334 966 angesprochen, das einen Reflektor in der Form von zwei Halbschalen beschreibt, von denen jede um eine Längsachse innerhalb des Hohlraums zu den Seiten der symmetrischen Mittellinie schwenkbar ist. Das französische Patent schlägt eine Verformung der oberen Region des Reflektors vor, um diesem durch Biegen der oberen Kante jeder Halbschale in Richtung auf die Lampe extern eine im Grunde konkave Form über die Breite der Lampe zu geben.
Die Einrichtung nach dem französischen Patent 2 334 966 hat Nachteile aufgrund seiner Grundform, weil ein kompliziertes System erforderlich ist, um den gewünschten Schwenkvorgang zu erzielen und Raum vorgesehen werden muss, um das Schwenken der Halbschalen zu ermöglichen, was dem derzeitigen Wunsch der Industrie nach kleineren Härtungsanordnungen zuwider läuft. Das Kühlen der Halbschalen wird schwierig sein, wiederum weil die Notwendigkeit besteht, den Schwenkvorgang zu vorzusehen. Bei der Lösung nach dem französischen Patent werden auch Probleme wegen der Lampenaufheizung auftreten. Die Verformung des Reflektors in Richtung auf die Lampe wird zu einer exzessi ven Aufheizung des verbogenen Teils führen und eine Kühlung der angrenzenden Region der Lampe schwieriger gestalten.
Das effiziente und effektive Kühlen von Lampenanordnungen ist ein ständiges Problem, das noch wichtiger geworden ist, weil immer weiter ansteigende Lampenleistungen angewandt werden, um ein schnelleres Aushärten zu ermöglichen, damit die Substratgeschwindigkeiten erhöht werden können. Zum Beispiel lag zum Datum des französischen Patents, 1975, die maximale Lampenleistung nur im Bereich von 250 Watt pro Zoll (100 Watt pro cm). Heute sind Lampenleistungen von 200 bis 400 Watt pro Zoll (80 bis 160 Watt pro cm) üblich, und es werden sogar immer häufiger Lampen mit noch höheren Leistungen, 500 bis 600 Watt pro Zoll (200 bis 240 Watt pro cm) benutzt. Darüber hinaus haben die Vorteile der UV-Aushärtung, darunter Sauberkeit und Qualität, zu einem Bedarf von Aushärtesystemen geführt, die für eine Vielfalt von Substraten geeignet sind, einschließlich Substraten, die durch Hitze beschädigt werden können.
Frühere Anordnungen wurden im Allgemeinen durch Luft allein gekühlt. In den ersten luftgekühlten Systemen wurde Luft aus dem Reflektor durch eine oder mehrere Öffnungen oberhalb der Lampe abgeführt, um die Hitze abzuziehen. In späteren Systemen wurde Kühlluft in die Anordnung und auf die Lampe geblasen, wiederum durch Öffnungen, die sich neben der Lampe befanden.
Erhöhte Kühlanforderungen aufgrund höherer Lampenleistungen führten zu der Benutzung von Wasserkühlung allein oder in Verbindung mit Luftkühlung. Das Kühlwasser wird durch Rohre geführt, die an dem Reflektor befestigt oder an diesem integral angeformt sind.
GB-Patentanmeldung 2 336 895 offenbart einen UV-Trockner zum Trocknen von Drucktinten und dergleichen, der mit einem Paar von Platten zwischen dem Reflektor und dem Substrat versehen ist, die mit Luft oder Wasser gekühlt werden. Eine durch Wasser gekühlte Kühlfläche ist unterhalb des Substrats vorgesehen. Der Trockner selbst wird durch Luft gekühlt, die über innere und äußere Flächen des Reflektors in den oberen Teil des Gehäuses geleitet wird, in dem der Reflektor angeordnet ist. Luft, die über die inneren Flächen des Reflektors strömt, passiert einen Spalt in der Nähe des Scheitels des Reflektors und vereinigt sich mit der Luft, die über die äußeren Flächen des Reflektors strömt.
Die UV-Lampe ist auf einem Schlitten angeordnet, der zum Austauschen der Lampe in Längsrichtung in das Gehäuse hinein- und aus dem Gehäuse herausgeschoben werden kann. Der Schlitten enthält elektrische Verbindungskomponenten, die mit entsprechenden Verbindungskomponenten innerhalb des Gehäuses zusammenwirken, wenn der Schlitten voll in das Gehäuse hinein geschoben worden ist.
Ein erheblicher Nachteil von wassergekühlten Systemen sind die Kosten von Wasserkühlungseinrichtungen. Ein weiterer Nachteil ist die Notwendigkeit eines geschlossenen Wasserkreislaufes bei weiterhin möglichem Zugang zu der Lampenanordnung zum Austauschen der Lampe.
Dies führt dazu, dass die Mehrzahl der kommerziell verfügbaren Systeme, über 80%, luftgekühlt sind. Bei höheren Lampenleistungen sind noch effizientere und effektivere Luftkühlsysteme erforderlich, um die Temperaturen innerhalb akzeptabler Grenzen zu halten, nicht nur um Beschädigungen der Substrate zu vermeiden, sondern auch um Beschädigungen benachbarter Einrichtungen und Verletzungen von Bedienungspersonen zu vermeiden.
Wie vorstehend diskutiert, besteht der Wunsch der derzeitigen Industrie nach kleineren Aushärtungsanordnungen. Zusätzlich besteht das Bedürfnis nach Aushärtungsanordnungen, die einen einfachen Lampenaustausch ermöglichen, ohne dass die Lampenanordnung aus der Aushärtungsanordnung entfernt werden muss.
Die vorliegende Erfindung schafft eine Lampenanordnung, die eine längliche Strahlungsquelle mit Endstücken und eine mit den Endstücken verbundene Halterung zur Halterung der Strahlungsquelle in einem Strahler aufweist, wobei die Halterung so ausgebildet ist, dass sie in Richtung auf die Halterung gezogene Luft leitet, um zu bewirken, dass die Luft um mindestens einen Teil der Strahlungsquelle und zwischen Strahlungsquelle und Halterung strömt.
Es wurde festgestellt, dass durch Vorsehen einer Halterung für die Strahlungsquelle, d. h. einer Lampe, die den kühlenden Luftstrom leitet, es möglich ist, den Luftstrom über die Lampe, die Effektivität der Kühlung und damit den Wirkungsgrad der Lampe zu verbessern und die Lebendauer der Lampe zu erhöhen.
Vorzugsweise definiert die Halterung einen Kanal zum Abführen von Luft. Die Halterung erlaubt daher ein Abführen der Kühlluft aus dem Bereich der Lampe.
Die Halterung kann ein Paar von länglichen, im Abstand voneinander angeordneten Platten aufweisen, von denen jede einen aus der Ebene der Platte herausstehenden Endabschnitt hat und die Endabschnitte einen Spalt zwischen sich und der Strahlungsquelle bilden. Die Endabschnitte können entweder gebogen oder gerade sein, wobei die gerade Form bevorzugt wird, weil sie eine höhere Luftgeschwindigkeit über der Strahlungsquelle bietet.
Der Spalt wird für die effektivste Kühlung eingestellt. Für eine Strahlungsquelle mit einer Bogenlänge von 150 mm wird derzeit ein Spalt 2 bis 4 mm bevorzugt. Der Spalt kann für verschiedene Lampenleistungen, verschiedene Lampenzusätze und verschiedene Lampenkopfausrichtungen variiert werden. Diese Anordnung wurde als besonders wirksam für den gewünschten Luftstrom über die Lampe erkannt.
Die Anordnung kann elektrische Verbindungen an den Endstücken, ein sich von der elektrischen Verbindung eines Endstückes zum anderen Endstück erstreckendes Kabel und ein Rohr, durch das sich das Kabel erstreckt, aufweisen. Das Rohr weist auf geeignete Weise Endstücke auf, die an der Halterung befestigt sind, und die Halterung bewirkt vorzugsweise, dass Luft über das Rohr strömt, um das Rohr und damit das Kabel zu kühlen.
Der Vorteil dieser Anordnung besteht darin, dass die Lampenanordnung von einem Ende der Aushärteanordnung oder einem anderen Strahler, von dem sie einen Teil bildet, entfernt werden kann. Aus diesem Grunde ist ein Zugang an beiden Enden nicht erforderlich, und ein Lampenaustausch kann schnell und einfach durchgeführt werden. Die Kühlung des Rohrs, in dem das Kabel enthal ten ist, verhindert eine Beschädigung des Kabels und so einen vorzeitigen Lampenausfall.
Die Lampenanordnung bildet vorzugsweise einen Teil eines Strahlers mit einem Gehäuse und einem durch das Gehäuse gehalterten Reflektor mit einem Hohlraum, in dem die Strahlungsquelle angeordnet ist, und mit einer länglichen reflektierenden Fläche auf der Hohlraumfläche, wobei die längliche reflektierende Fläche die Strahlungsquelle teilweise umschließt und eine Öffnung zur Strahlungsemission in Richtung auf ein Substrat, einen Lüfter zum Ziehen von Luft in Richtung auf die Halterung und Halterungsmittel zum Haltern des Reflektors in dem Gehäuse aufweist, wobei die Halterungsmittel mindestens ein Halterungsglied enthalten, mit dem sowohl der Reflektor als auch die Halterung verbunden sind.
Das Vorsehen mindestens eines Halterungsgliedes, an dem sowohl der Reflektor als auch die Halterung befestigt sind, ermöglicht es, dass nach einem Austausch der Lampe die Lampenanordnung genau gegenüber dem Reflektor positioniert werden kann. Die Lampe ist zuverlässig gegenüber dem Reflektor für eine maximale Fokussierung positioniert.
Die Halterungsmittel können zwei im Abstand voneinander angeordnete Halterungsglieder mit Öffnungen aufweisen, die Flansche der Halterung gleitend empfangen, um die Halterung dazwischen zu haltern. Der Reflektor kann aus zwei Teilen gebildet sein und die Halterungsglieder können je ein Teil hängend tragen, um den Hohlraum zu bilden.
Es ist üblich, Reflektoren aus zwei Teilen zusammenzusetzen. Durch Vorsehen eines Halterungsgliedes für jedes Teil können die Halterungsglieder die Halterung zwischen sich aufnehmen, so dass eine effiziente und kompakte Konstruktion entsteht, durch die die Lampe genau gegenüber dem Hohlraum des Reflektors positioniert wird.
Die Halterungsglieder können extrudierte Abschnitte enthalten.
Die Erfindung wird nun anhand eines Beispiels unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen weiter beschrieben.
1 zeigt eine Perspektivansicht eines Strahlers,
2 zeigt eine Ansicht des inneren des Strahlers nach 1, und
3 zeigt eine Perspektivansicht einer Lampe des Strahlers nach den 1 und 2.
Der Strahler 2 enthält ein Gehäuse 4, in dem ein Reflektor 6 montiert ist.
Der Reflektor 6 enthält zwei Reflektorkörperglieder 8, 10, von denen jedes als Extrusion geformt ist. Jede der Extrusionen 8, 10 hat eine geformte Oberfläche 12, und die geformten Oberflächen bilden einen Hohlraum 14.
Die Reflektorkörperglieder 8, 10 sind an zwei extrudierten Abschnitten 16, 18 aufgehängt, die als Halterungsglieder für den Reflektor dienen. Die extrudierten Abschnitte 16, 18 wiederum sind am Gehäuse 4 aufgehängt.
Der Reflektor 6 dient zum Reflektieren der von einer Lampe 20 emittierten Strahlung, welche Lampe eine längliche, röhrenförmige Mitteldruck-UV-Quecksilberdampflampe ist. Die Lampe 20 weist einen Mittelabschnitt auf, der Strahlung aussendet, sowie Endstücke 22, durch die sie mit einer Stromquelle zum Speisen der Lampe 20 verbunden ist.
Die Lampe 20 bildet einen Teil der in 3 gezeigten Lampenanordnung 24. Die Lampenanordnung 24 enthält die Lampe 20 mit ihren Endstücken 22, einer Halterung 26 und einem Rohr 28 mit Endstücken 30, durch die das Rohr 28 mit der Halterung 26 verbunden ist.
Das Rohr 28 ist so dimensioniert, dass es ein Kabel aufnehmen kann, das sich von einem Endstück 22 der Lampe 20 zu dem anderen erstreckt. Das Kabel erlaubt das Anschließen der Stromversorgung an die Lampe 20 an einem Ende der Lampenanordnung 24. Dies bedeutet, dass für einen Austausch der Lampe ein Zugriff von nur einem Ende des Gehäuses 4 erforderlich ist.
Die Halterung 26 enthält zwei Platten 32. Die Platten 32 sind parallel zueinander angeordnet, um zwischen sich einen Kanal 34 zu bilden. An ihren oberen Enden, im Sinne der 2 gesehen, weisen die Platten 32 Flansche 36 auf, die in Öffnungen 38 in den extrudierten Abschnitten 16, 18 aufgenommen sind. Die extrudierten Abschnitte 16, 18 dienen somit auch zur Aufhängung der Lampenanordnung 24 in dem Gehäuse 4 und damit zum Positionieren der Lampe 20 an der gewünschten Position in dem Hohlraum 14.
Wenn die Lampe 20 ausgetauscht werden muss, kann dies auf einfache Weise durch Herausgleiten der Lampenanordnung 24, Austausch der Lampe 20 und dann Zurückschieben der Flansche 36 in die Öffnungen 38 in den extrudierten Abschnitten 16, 18 erfolgen, wobei die Lampe dann zuverlässig an dem erforderlichen Ort in dem Hohlraum 14 positioniert ist.
Die unteren Abschnitte 40 der Platten 32 sind nach außen von der anderen Platte fort gekrümmt, wobei die Krümmung der der Lampe 20 entspricht.
In dem Gehäuse 4 ist ein Lüfter 42 angeordnet und dient dazu, Luft über die Lampe 20, durch den Kanal 34, über das Rohr 28 und in den oberen Abschnitt des Gehäuses 4 zu ziehen. Die Platten 32 und ihre gekrümmten unteren Abschnitte 40 dienen als Führungen für die Luft, die hierdurch um die Lampe 20, zwischen Lampe 20 und die unteren, gekrümmten Abschnitte 40 und dann aufwärts durch den Kanal 34 strömt. Es wurde festgestellt, dass die Platten 32 mit ihren unteren, gekrümmten Abschnitten 40 wirksam sind zum Kühlen der Lampe 20 durch die Luft, die durch den Lüfter 42 aufwärts gezogen wird, so dass der Wirkungsgrad der Lampe erhöht und auch ihre Lebensdauer verlängert wird.
Wie bereits bemerkt, wird die Luft auch über das Rohr 28 gezogen und dient somit zum Kühlen des im Rohr 28 getragenen Kabels. Dies verhindert ein Überhitzen des Kabels und somit einen vorzeitigen Ausfall der Lampe 20.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- FR 2334966 [0005, 0006]
- GB 2336895 [0010]

Claims

Lampenanordnung, die eine längliche Strahlungsquelle mit Endstücken und eine mit den Endstücken verbundene Halterung zur Halterung der Strahlungsquelle in einem Strahler aufweist, wobei die Halterung so ausgebildet ist, dass sie in Richtung auf die Halterung gezogene Luft leitet, um zu bewirken, dass die Luft um mindestens einen Teil der Strahlungsquelle und zwischen Strahlungsquelle und Halterung strömt.
Lampenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung einen Kanal zum Abführen von Luft definiert.
Lampenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung ein Paar von länglichen, im Abstand voneinander angeordneten Platten aufweist, von denen jede einen aus der Ebene der Platte herausstehenden Endabschnitt hat und die Endabschnitte einen Spalt zwischen sich und der Strahlungsquelle bilden.
Lampenanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Endabschnitte gerade sind.
Lampenanordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass für eine Strahlungsquelle mit einer Bogenlänge von 150 mm der Spalt 2 bis 4 mm ist.
Lampenanordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, weiter gekennzeichnet durch elektrische Verbindungen an den Endstücken, ein sich von der elektrischen Verbindung eines Endstückes zum anderen Endstück erstreckendes Kabel und ein Rohr, durch das sich das Kabel erstreckt.
Lampenanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr Endstücke aufweist, die an der Halterung befestigt sind.
Lampenanordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung bewirkt, dass Luft über das Rohr strömt, um das Rohr und damit das Kabel zu kühlen.
Strahler mit der Lampe nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Gehäuse und einen durch das Gehäuse gehalterten Reflektor mit einem Hohlraum, in dem die Strahlungsquelle angeordnet ist, und mit einer länglichen reflektierenden Fläche auf der Hohlraumfläche, wobei die längliche reflektierende Fläche die Strahlungsquelle teilweise umschließt und eine Öffnung zur Strahlungsemission in Richtung auf ein Substrat aufweist sowie einen Lüfter zum Ziehen von Luft in Richtung auf die Halterung und Halterungsmittel zum Haltern des Reflektors in dem Gehäuse, wobei die Halterungsmittel mindestens ein Halterungsglied enthalten, mit dem sowohl der Reflektor als auch die Halterung verbunden sind.
Strahler nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterungsmittel zwei im Abstand voneinander angeordnete Halterungsglieder mit Öffnungen aufweisen, die Flansche der Halterung gleitend empfangen, um die Halterung dazwischen zu haltern.
Strahler nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Reflektor aus zwei Teilen gebildet ist und die Halterungsglieder je einen Teil aufgehängt tragen, um den Hohlraum zu bilden.
Strahler nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterungsglieder extrudierte Abschnitte enthalten.