DE2225995B1 - Bestrahlungsgerät - Google Patents

Description

• Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung können mehrere Gleichrichterelemente zueinander parallel geschaltet sein. Dadurch lassen sich auch größere Stromstärken mit handelsüblichen billigen Gleichrichterelementen bewältigen.
• Weiterhin kann das Gleichrichterelement als Halbleiterdiode ausgebildet sein. Halbleiterdioden stellen für diesen Zweck besonders billige und zuverlässige Bauelemente dar, in denen keine nennenswerte Leistung umgesetzt wird.
• In Reihe zu dem Gleichrichterelement kann eine Sicherung geschaltet sein, die so dimensioniert ist, daß sie den Stromfluß bei einem Wert des Stromes, der zwischen dem einfachen und dem doppelten Sollwert liegt, unterbricht. Diese Sicherung dient dazu, den IR-Strahler vor einer Überlastung zu schützen, die beispielsweise durch einen Ausfall oder Kurzschluß des Gleichrichterelements auftreten könnte.
• In der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiele der Erfindung sollen im folgenden noch näher erläutert werden. Es zeigt F i g. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel und F i g. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel.
• In den in den Fig. 1 und 2 dargestellten beiden Ausführungsbeispielen sind jeweils ein Brenner 1 bzw. 1', eine Schalteinrichtung 2 bzw. 2', Vorschaltwiderstände 2 a, 2b, 2 c bzw. 2d, 2e, 2f, ein als Halbleiterdiode 4 bzw. 4' ausgeführtes Gleichrichterelement und eine Sicherung 5 bzw. 5' vorgesehen. In einer ersten Schaltstellung der Schalteinrichtung 2 bzw. 2', in der der Brenner 1 bzw. 1' arbeitet, liegt die aus dem Uv-Brenner 1 bzw. 1' und dem Vorschaltwiderstand gebildete Reihenschaltung an Eingangsklemmen 6 bzw. 6' des Geräts. In dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel setzt sich der Vorschaltwiderstand aus der Reihenschaltung der Einzelwiderstände 2 a, 2 bs 2 c zusammen. In dem in F i g. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel setzt sich der Vorschaltwiderstand aus der Reihenschaltung des Widerstands 2 d mit der Parallelschaltung der beiden Widerstände 2 e und 2 f zusammen.
• In der zweiten Schaltstellung der Schalteinrichtung 2 bzw. 2', dem reinen IR-Betrieb ist der W-Brenner 1 bzw. 1' völlig stromlos. In diesem Fall liegt in dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 die aus den Vorschaltwiderständen 2 a, 2 b, 2 c, der Halbleiterdiode 4 und der Sicherung 5 gebildete Reihenschaltung an den Eingangsklemmen 6 des Geräts. Im Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 liegt die aus den Vorschaltwiderständen 2 e, 2 f, der Halbleiterdiode 4' und der Sicherung 5' gebildete Reihenschaltung an den Eingangsklemmen 6'. In einer dritten mit »0« bezeichneten Schaltstellung ist keine Verbindung zwischen den Eingangsklemmen hergestellt, das Gerät also ausgeschaltet.
• In einer konkreten Dimensionierung des in F i g. 1 dargestellten Ausführungsbeispiels beträgt die Leistung des Uv-Brenners 1 400 W. Der dafür erforderliche Vorschaltwiderstand hat bei einer Versorgungsspannung von 220 V einen Wert von 25,8 Ohm, d. h. die Einzelwiderstände 2a bis 2c haben einen Wert von je 8,6 Ohm. In der ersten Schaltstellung der Schalteinrichtung fällt an den Vorschaltwiderständen insgesamt etwa die halbe an den Eingangsklemmen 6 liegende Versorgungsspannung, also 110 V, ab. Damit wird in den Vorschakwiderständen eine Gesamtleistung von 470 W umgesetzt. Die Leistung des Uv-Brenners liegt bei gleicher anliegender Spannung wie an den Vorschaltwiderständen etwas unter der Leistung in den Vorschaltwiderständen, weil der Brenner kein rein ohmscher Verbraucher ist. Diese Leistung wird auch in der zweiten Schaltstellung der Schalteinrichtung 2 aufrechterhalten, da auch im IR-Betrieb durch die Halbwellengleichrichtung der Halbleiterdiode 4 effektiv die halbe Versorgungsspannung insgesamt an den Vorschaltwiderständen 2 a bis 2 c abfällt. In der herkömmlichen Schaltung ohne Einschaltung der Halbleiterdiode 4 würde die Leistung in dieser Betriebsart um den Faktor vier auf 1870 W steigen.
• Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel bleibt die in den gleichzeitig als IR-Strahler dienenden Vorschaltwiderständen 2 a bis 2c umgesetzte Leistung in den beiden Betriebsarten annähernd konstant. Ist es jedoch wünschenswert, daß im IR-Betrieb eine geringere Leistung in den IR-Strahlern auftritt als im Betrieb, bei dem ebenfalls eine Infrarotleistung abgegeben wird, so ist das in Fig. 2 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel vorteilhaft einsetzbar. In einem konkreten Beispiel betragen die beiden Widerstände 2 e und 2f je 31,8 Ohm, während der Widerstand 2 d mit 9,9 Ohm bemessen ist. Dadurch ergibt sich im Betrieb ein Gesamtvorschaltwiderstand von 25,8 Ohm. Bei der Umschaltung vom W- in den IR-Betrieb werden die beiden Widerstände 2 e und 2 f in Reihe geschaltet, wodurch sich ein Gesamtwiderstand von 63,6 Ohm ergibt. Die in diesen beiden Widerständen umgesetzte Leistung beträgt bei einer Versorgungsspannung von 220 V etwa 190 W. Würde man diese Schaltung ohne die Halbleiterdiode 4' verwenden, so würde in den beiden Widerständen 2 e und 2f eine Leistung von insgesamt 760 W umgesetzt, die trotz der Reihenschaltung dieser Widerstände noch wesentlich über der in ihnen im Betrieb umgesetzten Leistung liegt.

Claims (4)

1. Patentansprüche: 1. Bestrahlungsgerät mit einem Brenner und einem IR-Strahler sowie einer zwischen wenigstens zwei Schaltstellungen umschaltbaren Schalteinrichtung, mit der der IR-Strahler in der ersten Schaltstellung in Reihe zu dem W-Brenner und in der zweiten Schaltstellung ohne den Brenner an Eingangsklemmen für den Anschluß einer Versorgungswechselspannung anschaltbar ist, gekennzeichnet durch ein Gleichrichterelement (4 bzw. 4», das in der zweiten Schaltstellung in Reihenschaltung mit dem IR-Strahler (2a bis 2c bzw. 2e und 20 an die Eingangsklemmen (6- bzw. 6') angeschaltet ist.
2. 2. Bestrahlungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Gleichrichterelemente zueinander parallel geschaltet sind.
3. 3. Bestrahlungsgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gleichrichterelement als Halbleiterdiode (4 bzw. 4') ausgebildet ist.
4. 4. Bestrahlungsgerät nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe zu dem Gleichrichterelement (4 bzw. 4') eine Sicherung (5 bzw. 5') geschaltet ist, die so dimensioniert ist, daß sie den Stromfluß bei einem Wert des Stromes, der zwischen dem einfachen und dem doppelten Sollwert liegt, unterbricht.

   Die Erfindung bezieht sich auf ein Bestrahlungsgerät mit einem Brenner und einem IR-Strahler sowie einer zwischen wenigstens zwei Schaltstellungen umschaltbaren Schalteinrichtung, mit der der IR-Strahler in der ersten Schaltstellung in Reihe zu dem Brenner und in der zweiten Schaltstellung ohne den Brenner an Eingangsklemmen für den Anschluß einer Versorgungswechselspannung anschaltbar ist.

   Bei einem Bestrahlungsgerät mit einem W-Brenner, beispielsweise einem Quecksilber-Hochdruckbrenner, wird wegen der negativen Strom-Spannungs-Kennlinie ein strombegrenzender Vorschaltwiderstand zu dem Brenner benötigt. Als Vorschaltwiderstände dienen in bekannter Weise Drosseln oder ohmsche Widerstände. In der Praxis werden jedoch fast ausschließlich, insbesondere bei Geräten für den Hausgebrauch aus Gründen der Gewichts- und Kostenersparnis, ohmsche Widerstände als Vorschaltwiderstände benutzt. Aus Gründen der Raumersparnis~ werden diese Widerstände# meist relativ klein ausgebildet, was dazu führt, daß sie im Betrieb Temperaturen von über 10000 C erreichen.

   Da diese Vorschaltwiderstände ohnehin für hohe Temperaturbelastungen ausgelegt sind - sie bestehen im allgemeinen aus gewendelten Heizleiterdrähten~, ist es bekannt, sie gleichzeitig als IR-Strahler zu verwenden. In herkömmlichen Geräten ist deshalb parallel zu dem Brenner ein Schalter vorgeseheu, der im geschlossenen Zustand den Vorschaltwiderstand unmittelbar mit den Eingangsklemmen des Geräts verbindet und diesen an die Versorgungsspannung legt. Während der Vorschaltwiderstand im geöffneten Zustand des Schalters, d. h.

   bei Betrieb des Uv-Brenners, etwa mit der halben Versorgungsspannung belastet ist, liegt er im geschlossenen Zustand des Schalters an der gesamten Versorgungsspannung. Die in dem Vorschaltwiderstand bei geschlossenem Schalter umgesetzte Leistung ist demnach gegenüber der Leistung im W-Betrieb etwa viermal so groß. Diese Art der Schaltung ist jedoch nur bei relativ niedrigen Leistungen des Uv-Brenners anwendbar. Bei Uv-Brennern mit relativ hoher Leistung wird der Vorschaltwiderstand bereits im Betrieb so hoch belastet, daß eine mit dem Faktor vier höhere Belastung nicht mehr tragbar ist. Ferner sind bei Hochleistungsgeräten die Bestrahlungsdauern im W- und seinem IR-Betrieb stark unterschiedlich. Die Uv-Strahlung solcher Geräte ist so stark, daß ein Betrieb von etwa 1 min schon ein starkes Erythem erzeugen würde, während dasselbe Gerät in seinem IR-Betrieb üblicherweise bis zu einer halben Stunde in Betrieb ist. Während der Vorschaltwiderstand im kurzen Betrieb kaum seine Endtemperatur erreicht, wird er in seinem IR-Betrieb vierfach überlastet und zudem wesentlich länger betrieben, was seine Dimensionierung noch kritischer macht. Als Ausweg bietet sich an, nicht den Vorschaltwiderstand für den W-Brenner für den reinen IR-Betrieb auszunutzen, sondern zusätzlich einen eigenen Heizwiderstand einzusetzen. Dadurch würden jedoch nicht nur die Herstellungskosten des Geräts erheblich höher liegen, sondern es könnte auch nicht mehr in der wünschenswert kompakten Bauweise gefertigt werden, da sämtliche Widerstände, die im Betrieb hohen Temperaturen ausgesetzt sind, einen großen Raumbedarf haben.

   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Bestrahlungsgerät der eingangs genannten Art, bei dem der Vorschaltwiderstand des Uv-Brenners im reinen IR-Betrieb als Infrarotstrahler verwendet wird, auch an relativ hohe Leistungen des W-Brenners anzupassen.

   Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch ein Gleichrichterelement, das in der zweiten Schaltstellung in Reihenschaltung mit dem IR-Strahler an die Eingangsklemmen angeschaltet ist.

   Durch das Gleichrichterelement, das im IR-Betrieb in Reihe zu dem als IR-Strahler dienenden Vorschaltwiderstand des Uv-Brenners geschaltet wird, wird der IR-Strahler nur mit Stromhalbwellen beschickt. Dies entspricht einem Effektivwert der Spannung, der gleich dem halben Wert der Versorgungsspannung ist. Die dem IR-Strahler zugeführte Leistung ist demnach um den Faktor vier kleiner als die Leistung, die in ihm in der bekannten Schaltungsanordnung umgesetzt wird, in der dieser an der vollen Versorgungsspannung liegt. In dem Gleichrichterelement selbst wird lediglich ein vernachlässigbarer Teil der Gesamtleistung umgesetzt, so daß es im Inneren des Gerätes ohne besondere Maßnahmen zur Hitzeabschirmung untergebracht werden kann. Wegen der geringen Kosten für handelsübliche Gleichrichterelemente erweist sich diese Schaltung auch dann als günstig, wenn die räumliche Möglichkeit gegeben wäre, neben dem Vorschaltwiderstand für den Brenner einen zusätzlichen Strahler für den IR-Betrieb vorzusehen.