DE10243577B4

DE10243577B4 - Bestrahlungseinrichtung und Verwendung einer solchen

Info

Publication number: DE10243577B4
Application number: DE2002143577
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Mohr
Original assignee: ELTOSCH Torsten Schmidt GmbH
Current assignee: Eltosch Grafix De GmbH
Priority date: 2002-09-19
Filing date: 2002-09-19
Publication date: 2008-08-07
Anticipated expiration: 2022-09-20
Also published as: DE10243577A1

Abstract

Bestrahlungseinrichtung (10; 20; 30; 40; 50) zum technischen Einsatz, mit
– einem langgestreckt röhrenförmigen Strahler (11; 21; 31; 41; 51),
– einem den Strahler über einen Teil seines Umfanges umgebenden und eine Strahlenaustrittsfläche freilassenden, konkav gekrümmten ersten Reflektor (13; 23; 33; 43; 53) und
– einem an der Strahlenaustrittsfläche angeordneten, dieser gegenüber im Normalbetrieb geneigten zweiten Reflektor (15; 25; 35; 45; 55)
dadurch gekennzeichnet, dass
der zweite Reflektor in normaler Betriebsstellung im wesentlichen die gesamte durch die Strahlenaustrittsfläche austretende Strahlung auf ein unterhalb des zweiten Reflektors angeordnetes Werkstück umlenkt und dem zweiten Reflektor Neigungsverstellmittel (38.1–38.3) zur Veränderung seiner Neigung gegenüber der Strahlenaustrittsfläche des ersten Reflektors in eine im wesentlichen parallele oder senkrechte Stellung zugeordnet sind, derart, dass die Strahlung nicht zu dem Werkstück gelangt, und der zweite Reflektor (35) aus einer Mehrzahl von in Längsrichtung des Strahlers gereihten Teilreflektoren (35.1–35.3) zusammengesetzt ist und diesen separate...

Description

Die Erfindung betrifft eine Bestrahlungseinrichtung zum technischen Einsatz, beispielsweise zur Trocknung von Druckfarben in der Druckindustrie oder zur Härtung von UV-vernetzbaren Lacken oder anderen Beschichtungen in einer Reihe anderer Industriezweige.
Bei Trocknungs- bzw. Vernetzungsprozessen geht es auf diesen technischen Gebieten zum einen vielfach darum, die Strahlungsemission (beispielsweise in einem Störungsfall) schnell stoppen und wieder starten zu können, und zwar möglichst ohne – auch nur zeitweilige – Änderung der Strahlungsparameter. Besonders wichtig ist dies etwa bei den heutigen, äußerst schnell laufenden Druckmaschinen. Durch Aus- und Wiedereinschalten des Strahlers lässt sich das nicht bewerkstelligen. Aus diesem Grund haben in der Druckindustrie eingesetzte UV-Trockner schnell arbeitende mechanische Verschlüsse (Shutter). Diese erfüllen nur den einen Zweck einer schnellen Aus- und Wiedereinblendung des Strahlungsfeldes auf dem Druckgut, verkomplizieren den Aufbau des Trockners aber erheblich und verteuern diesen auch entsprechend.
Des weiteren besteht für viele Anwendungen das Problem, dass die eingesetzten Strahler (zur Erzeugung von UV-Strahlung beispielsweise Metallhalogenidlampen) relativ breitbandig arbeiten und neben der eigentlichen Nutzstrahlung – UV-Strahlung – auch relativ viel IR-Strahlung emittieren. Die Bestrahlungseinrichtung bewirkt also in an sich unerwünschter Weise eine erhebliche Erwärmung ihrer Umgebung, speziell der benachbarten Bereiche der Druckmaschine oder anderen Anlage und des Werkstücks, beispielsweise eines Druckbildträgers. Bei empfindlichen Werkstücken, wie eben den erwähnten Druckbildträgern, ergibt sich im Falle einer störungsbedingten Verringerung der Durchlaufgeschwindigkeit schnell die Gefahr einer Überhitzung und Beschädigung des Werkstücks und der Anlage.
Es sind daher Entwicklungen bekannt geworden, mit denen zumindest ein Teil der unerwünschten Wärmestrahlung des eingesetzten Strahlers vom Werkstück ferngehalten werden kann. Eine solche Anordnung, die einen wellenlängenabhängig selektiv reflektierenden Spiegel benutzt, ist aus dem Prospekt "COLD CURE SYSTEM" der Firma Elmag S.p.A., Monza, Italien, bekannt geworden. Bei dieser Anordnung ist der wellenlängenselektive Reflektor gewissermaßen als verlängerter Teil eines herkömmlichen, konkav um den Strahler gekrümmten Reflektors ausgeführt. Weiterhin beschreibt der Artikel "Here comes the sun ..." in Tech. Rev. September/Oktober 2001 eine als "Cold Mirror" bezeichnete Reflektoranordnung aus einem den Strahler partiell umgebenden gekrümmten Reflektor und einem seiner Lichtausrittsfläche zugeordneten, wellenlängenselektiven Planspiegel.
Eine Bestrahlungseinrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 ist aus der US 4 019 062 bekannt.
Aus der US 4 644 899 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur UV-Polymerisation von Beschichtungsmaterialien bekannt, wobei die Vorrichtung eine Strahlungsquelle mit einem diese teilweise umgebenden konkaven ersten Reflektor und einem an der Austrittsfläche des ersten Reflektors angeordneten schwenkbaren zweiten Reflektor aufweist.
Aus der US 4 864 145 sind eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Härten lichtempfindlicher Beschichtungen bekannt, wobei auch hier die Vorrichtung eine Strahlungsquelle mit einem konkaven ersten Reflektor und einem nahe von dessen Strahlungsaustrittsfläche angeordneten, schräg gestellten zweiten Reflektor aufweist.
Aus der US 4 287 554 ist eine UV-Bestrahlungsvorrichtung für medizinischen oder kosmetischen Einsatz bekannt, welche zum Einsatz als Seitenreflektoren aufklappbare Tür- bzw. Deckelteile hat.
Aus der DE 697 07 539 T2 ist eine Bestrahlungseinrichtung zum technischen Einsatz bekannt, die einen ersten und zweiten Reflektor ähnlich den vorbeschriebenen Konfigurationen aufweist, wobei der zweite Reflektor eine vom ersten Reflektor im wesentlichen um den Betrag seiner Höherstreckung beabstandete erste Kante hat und mit einer zweiten Kante an oder nahe einer Kante des ersten Reflektors befestigt ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Bestrahlungseinrichtung anzugeben, die insbesondere flexibel an verschiedene Einsatzfälle anpassbar ist.
Diese Aufgabe wird durch eine Bestrahlungseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Die Erfindung schließt den wesentlichen Gedanken einer Vereinigung des Konzeptes zweier kombinierter Reflektoren mit dem bekannten Shutter-Konzept ein. Sie schließt weiter den Gedanken ein, die Kombination dieser Konzepte in synergistischer Weise durch Nutzung des zweiten Reflektors als eine Art Shutter zu realisieren. Weiter gehört zur Erfindung daraufhin der Gedanke, die Shutter-Funktion nicht, wie bisher üblich, durch Tangentialbewegung eines Verschlussgliedes um die Strahlungsquelle herum, sondern durch eine Kippbewegung bzw. Neigungsverstellung des zweiten Reflektors auszuführen.
Zweckmäßigerweise wird die Bestrahlungseinrichtung so ausgeführt, dass der erste Reflektor den Strahler über mindestens die Hälfte seines Umfangs umgibt und der zweite Reflektor derart bemessen ist, dass in normaler Betriebsstellung seine Projektion auf die Strahlenaustrittsfläche diese im wesentlichen ganz überdeckt. Hierbei wird im Falle eines im wesentlichen parallelen Strahlungsaustritts aus dem ersten Reflektor (wie er einen parabolischen Reflektor mit – im Querschnitt – ideal punktförmiger Strahlungsquelle kennzeichnet) eine Umlenkung der gesamten Strahlung bewirkt. Bei einer Reflektorgestalt des ersten Reflektors, die eine Strahlungskonzentration zur Symmetrieebene hin bewirkt, kann auch ein kleinerer zweiter Reflektor im wesentlichen den gleichen Effekt bewirken.
Erfindungsgemäß ist der zweite Reflektor aus einer Mehrzahl von in Längsrichtung des Strahlers gereihten Teilreflektoren zusammengesetzt, und diesen sind separate Neigungsverstellmittel zugeordnet. Bei dieser Anordnung lässt sich mit einer unterschiedlichen Neigung verschiedener Segmente des zweiten Reflektors eine selektive Strahlungsumlenkung auf ein Werkstück und damit eine differenzierte Gestaltung der auf diesem ausgebildeten Strahlungszone bewirken. Grundsätzlich sind dabei Ausblendungen beliebiger Bereiche möglich; in der Praxis bedeutsam ist aber vor allem eine Ausblendung in Randbereichen des Strahlers, um unterschiedlichen Werkstückbreiten (z. B. Druckträgerformaten) gerecht zu werden. Eine solche Anpassung hat den Vorteil, dass durch die Bestrahlungseinrichtung nur im wirklich benötigten Umfang Strahlung in die Produktionsanlage eingetragen und somit eine unnötige Erwärmung von nicht mit einem Werkstück bedeckten Anlagenabschnitten vermieden wird.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der erste und/oder zweite Reflektor wellenlängenselektiv reflektierend ausgeführt ist derart, dass UV-Strahlung hochgradig reflektiert und IR-Strahlung hochgradig transmittiert wird. Grundsätzlich sind – für spezielle Anwendungen – auch andere Arten von Wellenlängenselektivität möglich, unter dem oben erörterten Aspekt einer möglichst weitgehenden Fernhaltung von Wärmestrahlung aus UV-Trocknungs-/Vernetzungseinrichtungen hat aber eine UV-/IR-Selektivität besondere praktische Bedeutung. Sie Isst sich – in an sich bekannter Weise – durch Reflektorflächen mit dichroitischer Beschichtung realisieren.
Eine für viele praktische Zwecke vorteilhafte Geometrie des auf dem Werkstück erzeugten Strahlungsfeldes ergibt sich, wenn der erste Reflektor mindestens mit Ausnahme seiner Kantenbereiche eine im wesentlichen parabolische oder elliptische oder im Bereich zwischen beiden Krümmungsformen liegende oder evolventenartige Krümmung aufweist und der zweite Reflektor mindestens über den größeren Teil seiner Höhe im wesentlichen plan ist. Diese Ausführung ist auch relativ leicht und kostengünstig herstellbar. Die konkrete Gestalt insbesondere des ersten Reflektors hängt dabei auch vom effektiven Durchmesser des Strahlers, d. h. der Abweichung von dessen Gestalt von der einer "punktförmigen" Lichtquelle, und von Randbedingungen des Trocknungs- bzw. Härtungsprozesses ab. Hierzu zählen insbesondere die Ausdehnung der Strahlungszone und die erforderliche Leistungsdichte auf dem Werkstück und dessen Transportgeschwindigkeit.
In einer sinnvoll an bekannte Konstruktionen von Bestrahlungseinrichtung angepassten Ausführung hat der zweite Reflektor eine vom ersten Reflektor im wesentlichen um den Betrag seiner Höhenerstreckung beabstandete Schwenkachse. Er ist aus der geneigten in eine zur Strahlenaustrittsfläche senkrechte Stellung schwenkbar derart, dass seine Oberkante in dieser Stellung auf der Unterkante des ersten Reflektors oder nahe zu dieser liegt. Damit ergibt sich eine stabile Lagerung des zweiten Reflektors in dem Zustand, in dem er das Licht des Strahlers nicht auf das Werkstück lenkt, also dem "Aus-Zustand". Diese Anordnung hat auch Fail-Safe-Eigenschaften insofern, als bei einem Ausfall des Antriebes automatisch der stabile Aus-Zustand eingenommen wird.
Eine hierzu alternative Ausführung sieht so aus, dass der erste Reflektor den Strahler um mehr als die Hälfte seines Umfanges umgibt und der zweite Reflektor an oder nahe einer Kante des ersten Reflektors angelenkt ist. Letzterer deckt in seiner zur Strahlenaustrittsfläche parallelen Stellung diese ab und unterbindet den Austritt von Strahlung. Da bei dieser Ausführung die Strahlungsenergie praktisch in den Innenraum des ersten Reflektors eingeschlossen wird, ist sie in der Praxis am ehesten in Verbindung mit einer zusätzlichen elektrischen Ausschaltung des Strahlers einsetzbar. Nachteilig ist aber, dass eine schnelle Abkühlung des Strahlers nicht gewährleistet ist. Zudem ist die Ausführung nicht für eine Bestrahlungseinrichtung mit segmentiertem zweiten Reflektor mit Einzelverstellung geeignet.
Für den Antrieb des zweiten Reflektors zur Neigungsverstellung sind grundsätzlich sämtliche hinreichend schnellen Stellantriebe mit einer an die Masse des Reflektors angepassten Stellkraft geeignet. Aus derzeitiger Sicht bevorzugt sind hydraulische oder elektromagnetische Antriebe. Auch ein elektromotorischer Antrieb ist aber möglich. Neben der eigentlichen Antriebseinrichtung können die Neigungsverstellmittel eine Verstellhebelanordnung aufweisen, die beispielsweise die Umsetzung der linearen Bewegung eines Hydraulikkolbens in einem Hydraulikzylinder in die benötigte Drehbewegung des zweiten Reflektors um eine Schwenkachse umwandelt.
Aus derzeitiger Sicht bevorzugte Anwendungen der vorgeschlagenen Bestrahlungseinrichtung sind diejenige in einer Druckmaschine als Druckfarben-Trocknungseinrichtung oder diejenige in einer Lackier- oder anderen Beschichtungsanlage als Härtungseinrichtung zur UV-Strahlungsvernetzung. In beiden und weiteren sinnvollen Anwendungen ist die Ausführung des zweiten Reflektors aus Teilreflektoren mit separater Neigungsverstellung insbesondere nützlich zur Breiteneinstellung der auf einem Werkstück ausgebildeten Bestrahlungszone. Im Falle einer Druckmaschine ist damit speziell eine Druckformat-Voreinstellung der Druckfarben-Trocknungseinrichtung in einfacher und schneller Weise möglich.
Vorteile und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich im übrigen aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Aspekte und Varianten sowie eines Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren. Von diesen zeigen:
1 eine Prinzipskizze einer Bestrahlungseinrichtung nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung in Art einer Querschnittsdarstellung,
2 eine Prinzipskizze einer Bestrahlungseinrichtung nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung in Art einer Querschnittsdarstellung,
3A und 3B Prinzipskizzen einer dritten Ausführungsform der Erfindung in Art einer perspektivischen Darstellung,
4A und 4B Querschnittsdarstellungen einer Bestrahlungseinrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung in den beiden Betriebszuständen und
5 eine Prinzipskizze einer weiteren Ausführungsform der Erfindung in Art einer Seitenansicht bzw. Querschnittsdarstellung.
1 zeigt schematisch eine UV-Bestrahlungseinrichtung 10 im Querschnitt, die eine Metallhalogenid-Plasmalampe 11 mit langgestreckt röhrenförmigem Quarzglaskörper als UV-Strahler enthält. Der Strahler 11 sitzt hier im Focus eines Reflektorblockes 12, dessen äußere Gestalt annähernd quaderförmig ist und dessen Reflektorfläche (erster Reflektor) 13 der Einfachheit halber als parabolisch angesehen wird. Da der UV-Strahler 11, beispielsweise zum Einsatz im UV-Trockner einer Druckmaschine, eine sehr hohe Strahlungsleistung erzeugt, ist der Reflektorblock 12 mit eingearbeiteten Kühlfluidkanälen 14 zur Wasserkühlung versehen. Die Strahlungsaustrittsfläche des ersten Reflektors 13 ist mit A bezeichnet.
Vor der Strahlungsaustrittsfläche A ist um eine zentrale Drehachse R schwenkbar ein massiver Planspiegel (zweiter Reflektor) 15 angeordnet, der ebenfalls über eingearbeitete Kühlfluidkanäle 16 verfügt, die (über flexible Kühlschläuche) mit einem Wasserkühlsystem verbunden sind. In der Figur ist mit durchgezogenen Linien eine zur Strahlungsaustrittsfläche A senkrechte Stellung des zweiten Reflektors 15 gezeigt, in der die – durch gewellte Pfeile symbolisierte – Strahlung aus dem ersten Reflektor 13 sich annähernd geradlinig ausbreitet, ohne umgelenkt zu werden. Dies entspricht bezüglich eines (nicht dargestellten) Werkstückes unterhalb des zweiten Reflektors 15 einem Aus-Zustand der UV-Bestrahlungseinrichtung 10, denn die Strahlung gelangt in dieser Winkelstellung des zweiten Reflektors 15 nicht zum Werkstück.
Gegenüber der Strahlungsaustrittsfläche A (bezogen auf den zweiten Reflektor 15) ist ein Strahlungsabsorber 17 zur Aufnahme von im Aus-Zustand der UV-Bestrahlungseinrichtung nicht auf das Werkstück gerichteter Strahlung vorgesehen. Der Strahlungsabsorber 17 hat eine für die Strahlung des Strahlers 11 breitbandig absorbierend geformte und/oder beschichtete Absorptionsfläche 17a und eingearbeitete Kühlfluidkanäle 18 zur Abführung der aufgenommenen Wärme. In der Figur ist er in einer vereinfachten Darstellung gezeigt; in der Praxis kann er insbesondere auch eine konkav gewölbte Absorptionsfläche und wahlweise einen sich oberhalb des zweiten Reflektors 15 zum ersten Reflektor 12 hin erstreckenden Abschnitt zur Vermeidung eines Strahlungsaustritts nach oben in die Umgebung haben.
In 2 ist eine andere UV-Bestrahlungseinrichtung 20 gezeigt, deren Grundaufbau mit demjenigen der Bestrahlungseinrichtung 10 nach 1 übereinstimmt und deren Komponenten daher mit ähnlichen Ziffern bezeichnet sind und hier nicht nochmals im einzelnen beschrieben werden. Eine wesentliche Abweichung besteht darin, dass die Außenoberfläche des Reflektorblockes 22 ebenso wie die Rückseite des Planspiegels (zweiten Reflektors) 25 mit Kühlrippen 24 bzw. 26 versehen ist, die hier an die Stelle von Kühlfluidkanälen treten und im Zusammenwirken mit einem Kühlgebläse die Wärmeableitung von den Reflektoren bewirken.
Im übrigen unterscheidet sich die Anordnung von der in 1 dargestellten durch eine andere Lage der Rotationsachse R' des Planspiegels 25, die hier nämlich nahe der oberen Kante und damit zugleich nahe der oberen Begrenzungskante des ersten Reflektors 23 angeordnet ist. Außerdem weist der zweite Reflektor hier eine dichroitische Beschichtung 27 auf, die für eine hochgradige Reflexion der auftretenden UV-Strahlung und gleichzeitig weitgehende Transmission der infraroten Strahlungsanteile IR sorgt. Bei dieser Ausführungsform – die allerdings nicht in Verbindung mit einem segmentierten zweiten Reflektor realisierbar ist – dient der zweite Reflektor selbst bis zu einem gewissen Grade zum Ersatz des Strahlungsabsorbers bei der ersten Ausführungsform, wobei die Kühlrippen zur Abführung der aufgenommenen Wärmestrahlung dimensioniert sein müssen. An dieser Stelle wird auch darauf hingewiesen, dass auch ein Strahlungsabsorber in einer Anordnung ähnlich der in 1 gezeigten luftgekühlt sein kann.
3A und 3B zeigen in Prinzipskizzen eine weitere UV-Bestrahlungseinrichtung 30, in der wiederum für funktionell übereinstimmende Teile an 1 und 2 angelehnte Bezugsziffern gewählt sind. 3A zeigt eine Reflektorstellung, in der die über die gesamte Breite der Strahlungsquelle emittierte Strahlung auf ein (nicht dargestelltes) Werkstück umgelenkt wird, während in 3B eine Stellung gezeigt ist, in der auf dem Werkstück eine Strahlungszone geringerer Breite gebildet wird.
Die Besonderheit dieser Bestrahlungseinrichtung besteht darin, dass der zweite Reflektor 35 aus drei in Längsrichtung des UV-Strahlers 31 aneinander gereihten und einzeln in ihrer Neigung verstellbaren Teilreflektoren 35.1, 35.2 und 35.3 gebildet ist. Die diesen zugeordneten, getrennt wirkenden Mittel zur Neigungsverstellung sind hier durch drei motorische Antriebe 38.1 bis 38.3 symbolisiert. Es versteht sich, dass die Antriebe auch als hydraulische, pneumatische, elektromagnetische oder andersartige Eintriebseinrichtungen ausgeführt sein können und erforderlichenfalls Kraftumlenk- und/oder -übersetzungseinrichtungen aufweisen werden.
Mit der Bestrahlungseinrichtung 30 lassen sich in Breitenrichtung eines unter der Bestrahlungseinrichtung hindurchlaufenden Werkstücks verschiedene Bestrahlungszonen erzeugen, indem nur einer oder zwei der Teilreflektoren in die vertikale (und damit zur Ebene der Strahlungsaustrittsfläche A parallele) Stellung gebracht werden und damit im entsprechenden Bereich der Längserstreckung des Strahlers 31 erzeugte Strahlung vom Werkstück ferngehalten wird.
In dem in 3A gezeigten Zustand sind alle Teilreflektoren 35.1 bis 35.3 gegenüber der Strahlungsaustrittsfläche A geneigt, so dass die vom Strahler 31 emittierte Strahlung auf ein unterhalb des zweiten Reflektors 35 befindliches Werkstück umgelenkt wird. Die dort erzeugte Strahlungszone hat eine Breite, die der Länge des Strahlers 31 entsprecht. In dem in 3B gezeigten Zustand sind die seitlichen Teilreflektoren 35.1 und 35.3 nach unten in eine zur Strahlungsaustrittsfläche A senkrechte Stellung weggeklappt, so dass in ihrem Bereich die Strahlung des Strahlers 31 aus der Bestrahlungseinrichtung im wesentlichen geradlinig austritt und das Werkstück nicht treffen kann. Auf diesem wird also eine Bestrahlungszone mit der Breite des mittleren Teilreflektors 35.2 ausgebildet. Das ist besonders dann sinnvoll, wenn die Breite des Werkstücks – etwa einer durchlaufenden Druckbahn – ohnehin der Breite des mittleren Teilreflektors entspricht, da dann nicht unnötigerweise in den Randbereichen einer Fördereinrichtung, auf denen sich gar kein Bearbeitungsgegenstand befindet, Strahlung in die Produktionsanlage eingetragen wird.
4A und 4B zeigen in Querschnittsdarstellungen eine weitere Variante der vorgeschlagenen Bestrahlungseinrichtung, nämlich eine UV-Bestrahlungseinrichtung 40 mit einem zweiten Reflektor 45, dessen Schwenkachse R" entfernt vom ersten Reflektor 42 an der Unterkante des zweiten Reflektors 45 verläuft. Im übrigen entspricht der Grundaufbau weitgehend der ersten Ausführungsform nach 1, und dementsprechend wurden den Komponenten an 1 angelehnte Bezugsziffern gegeben.
In diesen Figuren, von denen 4A den Ein-Zustand und 4B den Aus-Zustand der Bestrahlungseinrichtung bezüglich eines unterhalb des zweiten Reflektors positionierten Werkstücks zeigt, ist auch ein Halter 49 des zweiten Reflektors 45 dargestellt, nicht aber der zugehörige (bevorzugt hydraulische) Antrieb. Beide Reflektoren 42, 45 weisen hier gesondert gefertigte (und ggf. dichroitisch beschichtete) und danach in den Reflektorkörper eingefügte Reflektorbleche 42a, 45a auf. Es weicht sowohl die Gestalt des ersten Reflektors 43 von der Parabelform als auch die Gestalt der reflektierenden Oberfläche (also des Reflexionsbleches 45a) des zweiten Reflektors 45 von der ebenen Gestalt eines Planspiegels ab.
Bemerkenswert ist im übrigen die derart gewählte Lage der Drehachse R'', dass (wie in 4B zu erkennen) der zweite Reflektor 45 im Aus-Zustand nahe der Unterkante des Reflektorblockes 42 in diesem aufliegt. Damit wird im Falle eines Ausfalls des Antriebes ein Fail-Safe-Verhalten, d. h. eine Abblendung der Strahlung des UV-Strahlers 41 vom Werkstück, bewirkt. Diese Bestrahlungseinrichtung ist insbe sondere aufgrund dieser Eigenschaften und des kompakten Aufbaus als Druckfarbentrockner zum Einbau in eine Druckmaschine geeignet.
5 zeigt grob schematisch in Art einer Querschnittsdarstellung eine weitere Bestrahlungseinrichtung 50, bei der ein UV-Strahler 51 in einem Reflektorblock 52 derart angeordnet ist, dass in oder nahe einer Brennlinie einer annähernd elliptischen Reflektorfläche 53 sitzt. Der zweite Reflektor 55 hat hier eine etwas gekrümmte reflektierende Oberfläche, und unterhalb ist eine Quarzglasplatte 56 mit selektiv reflektierender Beschichtung 57 als Strahlungsfilter angebracht, der nicht innerhalb eines Arbeits-Spektralbereiches liegende Anteile der Strahlung weitgehend vom Werkstück fernhält. Die Platte 56 erfüllt damit im wesentlichen die gleiche Funktion wie die dichroitische Beschichtung des zweiten Reflektors bei der Ausführungsform nach 2.
Die Ausführung der Erfindung ist nicht auf die oben hervorgehobenen Aspekte und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern ebenso in einer Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachgemäßen Handelns liegen.

10; 20; 30; 40; 50: UV-Bestrahlungseinrichtung
11; 21; 31; 41; 51: UV-Strahler
12; 22; 32; 42; 52: Reflektorblock
13; 23; 33; 43; 53: Reflektorfläche (erster Reflektor)
14, 16, 18; 44: Kühlfluidkanal
15; 25; 35; 45: Planspiegel (zweiter Reflektor)
17: Absorber
17a: Absorptionsfläche
24, 26: Kühlrippe
27; 57: selektive (dichroitische) Beschichtung
35.1, 35.2, 35.3: Teilreflektor
38.1, 38.2, 38.3: motorischer Antrieb
42a, 45a: Reflektorblock
49: Halter
55: Quarzglasplatte
A: Strahlungsaustrittsfläche
IR: infrarote Strahlungsanteile
R; R'; R'': Drehachse
UV: UV-Strahlung

Claims

Bestrahlungseinrichtung (10; 20; 30; 40; 50) zum technischen Einsatz, mit – einem langgestreckt röhrenförmigen Strahler (11; 21; 31; 41; 51), – einem den Strahler über einen Teil seines Umfanges umgebenden und eine Strahlenaustrittsfläche freilassenden, konkav gekrümmten ersten Reflektor (13; 23; 33; 43; 53) und – einem an der Strahlenaustrittsfläche angeordneten, dieser gegenüber im Normalbetrieb geneigten zweiten Reflektor (15; 25; 35; 45; 55) dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Reflektor in normaler Betriebsstellung im wesentlichen die gesamte durch die Strahlenaustrittsfläche austretende Strahlung auf ein unterhalb des zweiten Reflektors angeordnetes Werkstück umlenkt und dem zweiten Reflektor Neigungsverstellmittel (38.1–38.3) zur Veränderung seiner Neigung gegenüber der Strahlenaustrittsfläche des ersten Reflektors in eine im wesentlichen parallele oder senkrechte Stellung zugeordnet sind, derart, dass die Strahlung nicht zu dem Werkstück gelangt, und der zweite Reflektor (35) aus einer Mehrzahl von in Längsrichtung des Strahlers gereihten Teilreflektoren (35.1–35.3) zusammengesetzt ist und diesen separate Neigungsverstellmittel zugeordnet sind.
Bestrahlungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Reflektor (13; 23; 33; 43; 53) den Strahler (11; 21; 31; 41; 51) über mindestens die Hälfte seines Umfangs umgibt.
Bestrahlungseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste (13; 23; 33; 43; 53) und/oder zweite (15; 25; 35; 45; 55) Reflektor wellenlängenselektiv reflektierend ausgeführt ist derart, dass UV-Strahlung hochgradig reflektiert und IR-Strahlung hochgradig transmittiert wird.
Bestrahlungseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Reflektor (13; 23; 33; 43; 53) mindestens mit Ausnahme seiner Kantenbereiche eine parabolische und/oder elliptische Krümmung aufweist und der zweite Reflektor mindestens über den größeren Teil seiner Höhe plan ist.
Bestrahlungseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Reflektor (35; 45; 55) eine vom ersten Reflektor (33; 43; 53) um den Betrag seiner Höhenerstreckung beabstandete Schwenkachse (R'') hat und aus der geneigten in eine zur Strahlenaustrittsfläche senkrechte Stellung schwenkbar ist derart, dass seine Oberkante in dieser Stellung auf der Unterkante des ersten Reflektors oder nahe zu dieser liegt.
Bestrahlungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Reflektor (23) den Strahler (21) um mehr als die Hälfte seines Umfanges umgibt und der zweite Reflektor (25) an oder nahe einer Kante des ersten Reflektors angelenkt ist derart, dass er in seiner zur Strahlenaustrittsfläche parallelen Stellung diese abdeckt und den Austritt von Strahlung unterbindet.
Bestrahlungseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bezüglich des zweiten Reflektors (15) der Strahlenaustrittsfläche des ersten Reflektors (13) gegenüberliegend ein Strahlungsabsorber (17) zur Absorp tion der austretenden Strahlung bei in zur Strahlenaustrittsfläche senkrechter Stellung des zweiten Reflektors angeordnet ist.
Bestrahlungseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste (13; 43) und/oder zweite Reflektor (15; 45) und wahlweise Strahlungsabsorber (17) luft- oder flüssigkeitsgekühlt (14; 16; 18; 44) ist.
Bestrahlungseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem zweiten Reflektor (55) und einem Werkstück ein Filterelement (56; 57) angeordnet ist, welches Strahlung in einem vorbestimmten Wellenlängenbereich transmittiert und Strahlung außerhalb dieses Wellenlängenbereiches hochgradig absorbiert und/oder reflektiert.
Bestrahlungseinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement (56; 57) UV-Strahlung transmittiert und IR-Strahlung hochgradig absorbiert und/oder reflektiert.
Bestrahlungseinrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement (56; 57) aus dichroitisch beschichtetem (57) Quarzglas (56) besteht.
Bestrahlungseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Neigungsverstellmittel einen hydraulischen Antrieb aufweisen.
Bestrahlungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Neigungsverstellmittel einen elektromagnetischen Antrieb aufweisen.
Bestrahlungseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Neigungsverstellmittel eine Verstellhebelanordnung aufweisen.
Bestrahlungseinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die separaten Neigungsverstellmittel (38.1–38.3) der Teilreflektoren (35.1–35.3) des zweiten Reflektors einen gemeinsamen Antrieb aufweisen und den Teilreflektoren zugeordnete steuerbare Kupplungsmittel zur wahlweisen Verbindung mit diesem Antrieb zugeordnet sind.
Bestrahlungseinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass den Teilreflektoren des zweiten Reflektors jeweils Fixierungsmittel, insbesondere Feder- und/oder Rastmittel, zur Fixierung in einer Ausgangsposition zugeordnet sind.
Verwendung einer Bestrahlungseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche als Druckfarben-Trocknungseinrichtung in einer Druckmaschine.
Verwendung einer Bestrahlungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16 als Härtungseinrichtung zur UV-Strahlungsvernetzung einer Oberflächenbeschichtung in einer Beschichtungsanlage.
Verwendung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass eine separate Neigungsverstellung (38.1–38.3) von Teilreflektoren (35.1–35.3) des zweiten Reflektors (35) zur Breiteneinstellung der auf einem Druckfarben- oder Beschichtungsträger ausgebildeten Bestrahlungszone dient.
Verwendung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die separate Neigungseinstellung (38.1–38.3) beim Einsatz in einer Druckmaschine zur Druckformat-Voreinstellung der Druckfarben-Trocknungseinrichtung dient.