DE10253582B3 - Infrarotstrahler, Verfahren zu seiner Herstellung und seine Verwendung - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Infrarotstrahler mit einem gasdichten Lampengefäß aus Kieselglas, in welchem ein elektrischer Heizleiter mit zwei Enden angeordnet ist, wobei die beiden Enden jeweils über eine Stromdurchführung mit einem elektrischen Anschluss außerhalb des Lampengefäßes elektrisch verbunden sind und wobei das Lampengefäß radial teilweise von einer reflektierenden Schicht umgeben ist, die mit einem Abdampfschutz aus Kieselglas versehen ist. Der Abdampfschutz ist dabei als ein Überfanggefäß ausgebildet, in welchem das Lampengefäß und die reflektierende Schicht gasdicht eingeschlossen sind, wobei das Lampengefäß und das Überfanggefäß zumindest im Bereich der reflektierenden Schicht voneinander beabstandet sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Infrarotstrahler mit einem gasdichten Lampengefäß aus Kieselglas, in welchem ein elektrischer Heizleiter mit zwei Enden angeordnet ist, wobei die beiden Enden jeweils über eine Stromdurchführung mit einem elektrischen Anschluss außerhalb des Lampengefäßes elektrisch verbunden sind und wobei das Lampengefäß radial teilweise von einer reflektierenden Schicht umgeben ist, die mit einem Abdampfschutz aus Kieselglas versehen ist. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Infrarotstrahlers sowie seine Verwendung.
  • Derartige Infrarotstrahler sind aus der EP 0 465 759 B1 bekannt. Hier sind Infrarotstrahler mit einem Hüllrohr aus Quarzglas oder Quarzgut offenbart, in welchem ein Heizleiter angeordnet ist. Auf der Rückseite des Hüllrohres ist eine metallische Reflexionsschicht aufgebracht, die aus Edelmetall gebildet ist. Zur Verbesserung der Haltbarkeit der Reflexionsschicht bei thermischer Beanspruchung ist diese mit einem Schutzüberzug aus Zirkoniumdioxid, Siliziumdioxid, Zinnoxid oder einem Gemisch aus mindestens zwei dieser Oxide versehen, wobei zur Bildung des Schutzüberzuges thermisch zersetzbare organische Verbindungen direkt auf die Reflexionsschicht aufgetragen und eingebrannt werden. Um eine ausreichende Dichtigkeit des Schutzüberzuges zu erreichen, muss das Auftragen und Einbrennen dieser organischen Verbindungen mehrmals durchgeführt werden. Ein solches Verfahrens ist zeit- und kostenintensiv, wobei weiterhin die Gefahr einer mangelnden Haftung zwischen der Reflexionsschicht und dem Schutzüberzug besteht.
  • Die DE 26 37 338 A1 offenbart ein Infrarotstrahlerelement aus Quarzglas oder Quarzgut, welches einen Kanal zur Durchströmung mit einem Kühlmittel aufweist. An dem Infrarotstrahlerelement ist eine Reflexionsschicht vorgesehen, welche vorzugsweise im Bereich einer Wandung angeordnet ist, die im Kontakt zum Kühlmittel durchflossenen Kanal steht.
  • Die EP 1 043 294 offenbart ein Glanzedelmetallpräparat zum Einbrennen auf Keramik und Porzellanoberflächen, welches rhodiumfrei ist und mindestens eine organische Gold-Platin-Silber- oder Palladium-Verbindung enthält, sowie Chrom in Form mindestens einer organischen Verbindung aufweist.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, einen im Hinblick auf den Stand der Technik langzeitbeständigeren Infrarotstrahler mit einer Edelmetall enthaltenden, reflektierenden Schicht bereit zu stellen, sowie ein kostengünstigeres Verfahren zu seiner Herstellung bereit zu stellen. Der Infrarotstrahler soll auch längerfristig unter Vakuum eingesetzt werden können.
  • Die Aufgabe wird für den Infrarotstrahler dadurch gelöst, dass der Abdampfschutz als ein Überfanggefäß ausgebildet ist, in welchem das Lampengefäß und die reflektierende Schicht gasdicht eingeschlossen sind, wobei das Lampengefäß und das Überfanggefäß zumindest im Bereich der reflektierenden Schicht voneinander beabstandet sind. Da sowohl das Lampengefäß als auch das Überfanggefäß aus dem gleichen Werkstoff Kieselglas gebildet sind, lässt sich eine gasdichte und langzeitbeständige Verbindung herstellen, die auch hohen Temperaturen standhält. Während bei der Verbindung einer Metallschicht mit einem dünnen Kieselglasüberzug aufgrund der unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten bei Temperaturwechseln die Haftung zwischen dem Kieselglasüberzug und der metallischen Schicht verloren gehen kann, ist dies bei der Verbindung zweier Kieselglasgefäße nicht der Fall.
  • Dabei ist es besonders bevorzugt, wenn das Lampengefäß und das Überfanggefäß sich lediglich im Bereich der Stromdurchführungen berühren, wo üblicherweise das Lampengefäß über eine Quetschdichtung verschlossen ist.
  • Weiterhin hat es sich bewährt, wenn 30 bis 70% der Oberfläche des Lampengefäßes von der reflektierenden Schicht umgeben ist. Um Strahlungsverluste zu vermeiden, ist es dabei bevorzugt, die reflektierende Schicht mit einer in sich geschlossenen Fläche auszubilden.
  • Die reflektierende Schicht kann entweder auf der dem Heizleiter abgewandten Oberfläche des Lampengefäßes oder aber auf der dem Lampengefäß zugewandten Oberfläche des Überfanggefäßes angeordnet sein. Besonders bevorzugt ist hier die Anordnung auf der dem Lampengefäß zugewandten Oberfläche des Überfanggefäßes, da die reflektierende Schicht hier aufgrund der höheren Wärmeabgabe des Überfanggefäßes im Vergleich zum Lampengefäß eine höhere Kühlung erfährt und damit länger beständig ist.
  • Es hat sich bewährt, wenn die Stromdurchführungen jeweils in einer separaten Quetschdichtung angeordnet sind. Es ist aber auch möglich, die Stromdurchführungen in einer einzigen Quetschdichtung anzuordnen.
  • Idealerweise enthält die reflektierende Schicht mindestens ein Edelmetall der Gruppe Gold, Platin, Silber, Palladium, Rhodium. Insbesondere hat sich eine Schicht bewährt, die Gold und Rhodium enthält. Neben den Edelmetallen kann die reflektierende Schicht auch Chrom enthalten. So kann auch ein Glanzedelmetallpräparat gemäß der EP 1 043 294 B1 zur Bildung der reflektierenden Schicht eingesetzt werden.
  • Um das Abdampfen der reflektierenden Schicht im Raum zwischen dem Lampengefäß und dem Überfanggefäß zu behindern, hat es sich bewährt, Umgebungsluft oder Edelgas in diesen Raum einzuschließen. Dabei erfolgt die Befüllung des Raumes bevorzugt im Bereich des Atmosphärendruckes.
  • Die Aufgabe wird für das erfindungsgemäße Verfahren dadurch gelöst, dass der Heizleiter über mindestens eine im Lampengefäß vorhandene Öffnung im Inneren des Lampengefäßes angeordnet wird, wobei die Stromdurchführungen im Bereich der mindestens einen Öffnung angeordnet werden, dass das Lampengefäß im Bereich der mindestens einen Öffnung erwärmt und mittels einer ersten Quetschung gasdicht verschlossen wird, dass die reflektierende Schicht entweder auf der dem Heizleiter abgewandten Oberfläche des Lampengefäßes oder auf der dem Lampengefäß zugewandten Oberfläche des Überfanggefäßes angeordnet wird, dass das Lampengefäß im Überfanggefäß angeordnet wird und dass das Überfanggefäß sowie das Lampengefäß im Bereich der ersten Quetschung erwärmt und mittels einer zweiten Quetschung gasdicht verbunden werden. Die Verbindung des Überfanggefäßes mit dem Lampengefäß im Bereich der ersten Quetschung durch eine zweite Quetschung kann schnell und kostengünstig erfolgen. Die erzielte Verbindung zwischen Lampengefäß und Überfanggefäß ist gasdicht und über lange Zeiten temperaturbeständig.
  • Als besonders langzeitbeständig hat sich der mit diesem Verfahren hergestellte Infrarotstrahler erwiesen, wenn im Bereich zwischen Lampengefäß und Überfanggefäß Umgebungsluft oder Edelgas eingeschlossen wird. Dabei wird vorzugsweise annähernd Atmosphärendruck im Raum zwischen Lampengefäß und Überfanggefäß eingestellt.
  • Die reflektierende Schicht wird vorzugsweise durch Siebdrucken, Spritzlackieren, Aufpinseln oder das Aufbringen eines Abziehbildes aufgebracht. Aber auch die Bildung durch ein PVD-(Physical Vapour Deposition) oder ein CVD (Chemical Vapour Deposition)-Verfahren ist vorteilhaft.
  • Die Verwendung des erfindungsgemäßen Infrarotstrahlers unter Vakuum ist ideal.
  • Die 1 bis 3 sollen den erfindungsgemäßen Infrarotstrahler beispielhaft erläutern.
  • Dabei zeigt:
  • 1 Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Infrarotstrahler, der beidseitig elektrisch kontaktiert wird,
  • 2 Querschnitt A-A' durch den erfindungsgemäßen Infrarotstrahler gemäß 1 und
  • 3 Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Infrarotstrahler, welcher einseitig elektrisch kontaktiert wird.
  • 1 zeigt einen Längsschnitt durch einen Infrarotstrahler 1, welcher ein langgestrecktes Lampengefäß 2 aufweist, welches an seinen beiden Enden mit Quetschdichtungen 3a, 3b verschlossen ist. Im Lampengefäß 2 befindet sich der Heizleiter 4, welcher über Stromdurchführungen 5a, 5b mit elektrischen Anschlüssen 6a, 6b außerhalb des Lampengefäßes 2 verbunden ist. Das Lampengefäß 2 ist innerhalb eines Überfanggefäßes 7 angeordnet und im Bereich der beiden Quetschdichtungen 3a, 3b mit diesem gasdicht verbunden. Im Bereich zwischen den beiden Quetschdichtungen 3a, 3b sind das Überfanggefäß 7 und das Lampengefäß 2 voneinander beabstandet, wobei eine reflektierende Schicht 8 auf der dem Lampengefäß 2 zugewandten Oberfläche des Überfanggefäßes 7 angeordnet ist.
  • 2 zeigt den Querschnitt A-A' durch den Infrarotstrahler 1 gemäß 1. Dabei ist der Heizleiter 4 innerhalb des Lampengefäßes 2 zu erkennen, welches vom Überfanggefäß 7 umschlossen ist. Die reflektierende Schicht 8 ist auf der dem Lampengefäß 2 zugewandten Oberfläche des Überfanggefäßes 7 angeordnet, wobei ca. 50% des Lampengefäßes 2 radial von der reflektierenden Schicht 8 umgeben ist.
  • 3 zeigt einen Längsschnitt durch einen Infrarotstrahler 1a, dessen Stromdurchführungen 5a, 5b nebeneinander in einer einzigen Quetschdichtung 3c angeordnet sind. Das Lampengefäß 2 ist auf der der Quetschdichtung 3c abgewandten Seite verschlossen. Das Übertanggefäß 7 ist mit dem Lampengefäß 2 lediglich im Bereich der Quetschdichtung 3c verbunden.

Claims (16)

  1. Infrarotstrahler mit einem gasdichten Lampengefäß aus Kieselglas, in welchem ein elektrischer Heizleiter mit zwei Enden angeordnet ist, wobei die beiden Enden jeweils über eine Stromdurchführung mit einem elektrischen Anschluss außerhalb des Lampengefäßes elektrisch verbunden sind, und wobei das Lampengefäß radial teilweise von einer reflektierenden Schicht umgeben ist, die mit einem Abdampfschutz aus Kieselglas versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Abdampfschutz als ein Überfanggefäß (7) ausgebildet ist, in welchem das Lampengefäß (2) und die reflektierende Schicht (8) gasdicht eingeschlossen sind, wobei das Lampengefäß (2) und das Überfanggefäß (7) zumindest im Bereich der reflektierenden Schicht (8) voneinander beabstandet sind.
  2. Infrarotstrahler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Lampengefäß (2) das Überfanggefäß (7) lediglich im Bereich der Stromdurchführungen (5a, 5b) berührt.
  3. Infrarotstrahler nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass 30 bis 70% der Oberfläche des Lampengefäßes (2) von der reflektierenden Schicht (8) umgeben ist.
  4. Infrarotstrahler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die reflektierende Schicht (8) als eine in sich geschlossene Fläche ausgebildet ist.
  5. Infrarotstrahler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die reflektierende Schicht (8) auf der dem Heizleiter (4) abgewandten Oberfläche des Lampengefäßes (2) angeordnet ist.
  6. Infrarotstrahler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die reflektierende Schicht (8) auf der dem Lampengefäß (2) zugewandten Oberfläche des Überfanggefäßes (7) angeordnet ist.
  7. Infrarotstrahler nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Stromdurchführungen (5a, 5b) in einer einzigen Quetschdichtung (3c) angeordnet sind.
  8. Infrarotstrahler nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromdurchführungen (5a, 5b) jeweils in einer separaten Quetschdichtung (3a, 3b) angeordnet sind.
  9. Infrarotstrahler nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die reflektierende Schicht (8) mindestens ein Edelmetall aus der Gruppe Gold, Platin, Silber, Palladium, Rhodium enthält.
  10. Infrarotstrahler nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die reflektierende Schicht (8) außerdem Chrom enthält.
  11. Infrarotstrahler nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Lampengefäß (2) und dem Überfanggefäß (7) Umgebungsluft oder Edelgas eingeschlossen ist.
  12. Verfahren zur Herstellung eines Infrarotstrahlers nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei der Heizleiter (4) über mindestens eine im Lampengefäß (2) vorhandene Öffnung im Inneren des Lampengefäßes (2) angeordnet wird, wobei die Stromdurchführungen (5a, 5b) im Bereich der mindestens einen Öffnung angeordnet werden, dass das Lampengefäß (2) im Bereich der mindestens einen Öffnung erwärmt und mittels einer ersten Quetschung gasdicht verschlossen wird, dass die reflektierende Schicht (8) entweder auf der dem Heizleiter (4) abgewandten Oberfläche des Lampengefäßes (2) oder auf der dem Lampengefäß (2) zugewandten Oberfläche des Überfanggefäßes (7) angeordnet wird, dass das Lampengefäß (2) im Überfanggefäß (7) angeordnet wird und dass das Überfanggefäß (7) sowie das Lampengefäß (2) im Bereich der ersten Quetschung erwärmt und mittels einer zweiten Quetschung gasdicht verbunden werden.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Lampengefäß (2) und dem Überfanggefäß (7) Umgebungsluft oder Edelgas eingeschlossen wird.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die reflektierende Schicht (8) durch Siebdrucken oder Spritzlackieren oder Aufpinseln oder ein Abziehbild aufgebracht wird.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die reflektierende Schicht (8) durch ein PVD- oder ein CVD-Verfahren aufgebracht wird.
  16. Verwendung eines Infrarotstrahlers nach einem der Ansprüche 1 bis 11 unter Vakuum.
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