DE2655383A1

DE2655383A1 - Zylindrischer reflektor mit ellipsenabschnittsfoermigem querschnitt

Info

Publication number: DE2655383A1
Application number: DE19762655383
Authority: DE
Inventors: Honore Berthe
Original assignee: Societe de Conditionnement en Aluminium SCAL GP SA
Current assignee: Societe de Conditionnement en Aluminium SCAL GP SA
Priority date: 1975-12-08
Filing date: 1976-12-07
Publication date: 1977-06-30
Also published as: DE7638316U1; FR2334966A1; IT1065156B

Description

Zylindrischer Reflektor mit ellipsenabschnittsförmigem Querschnitt

Die Erfindung betrifft einen zylindrischen Reflektor mit ellipsenabschnittsförmigem Querschnitt für eine rohrförmige Lampe, die in der innerhalb des Reflektors liegenden Brenngeraden des Reflektors angeordnet ist.

Ein solcher Reflektor konzentriert die Strahlung der rohrförmigen Lampe auf eine Linie, die das Bild der Achse der rohrförmigen Lampe ist.

Das Bestreben nach möglichst guter Energieausnutzung und nach einer Verminderung der Umweltverschmutzung sowie die Entwicklung fungizider Behandlungen haben die Verwendung von Strahlen im ultravioletten Spektrum stark verbreitet.

Insbesondere werden Lacke, Druckfarben und Klebstoffe, die in einem Lösungsmittel gelöst sind und an einer Folie durch Verdampfen des Lösungsmittels angebracht werden, in zunehmendem Maße durch Beläge aus 100 %-igen trockenen Extrakten ersetzt, die auf durch ultraviolette Strahlen vernetzbaren Harzen basieren.

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Die zu bestrahlenden Produkte liegen häufig in Form einer Folie vor, die sich auf einem geradlinigen Band bewegt. Sie werden im folgenden einfache "Produkte" genannt.

Zum Erzeugen von ultravioletten Strahlen werden in der Technik Rohre aus Quarz verwendet, die mit Quecksilberdampf gefüllt sind. Diese Rohre haben häufig Durchmesser zwischen 12 und 20 mm und Längen zwischen 50 und 150 cm. Die Rohre, die die ultravioletten Strahlen aussenden, werden im folgenden "Rohre" genannt.

Für eine möglichst gute Wirksamkeit der Vernetzung soll die ausgesandte Strahlung maximal auf die zu bestrahlende Oberfläche konzentriert werden.

Produkte, die kontinuierlich in Form endloser Bänder hergestellt werden, läßt man sich im allgemeinen durch eine quer verlaufende Linie hindurchbewegen, an der die von einem Rohr ausgesandten Strahlen maximal konzentriert sind, wobei das Rohr in der Nähe der Bewegungsebene des Produktes parallel zu der Linie angeordnet ist.

Diese Bildlinie des Rohrs ist eine Gerade, die im folgenden "Bestrahlungsgerade" genannt wird. Nötigenfalls läßt man sich das Produkt durch mehrere aufeinanderfolgende Bestrahlungsgeraden bewegen, die einer entsprechenden Anzahl Rohren entsprechen.

Um die von-einem Rohr ausgesandten Strahlen in einer Bestrahlungsgeraden zu konzentrieren, verwendet man häufig sogenannte zylindrisch-elliptische Reflektoren. Das sind Reflektoren, deren reflektierende Fläche zylindrisch ist, wobei die Längsrichtung des Zylinders der des Rohrs entspricht. Die diese zylindrische Oberfläche erzeugende Kurve ist elliptisch. "Brenngeraden"werden die Orte der Brennpunkte der aufeinanderfolgenden elliptischen Querschnitte genannt.Dies sind Geraden, die parallel zu Mantellinien verlaufen. "Brennebene" wird die Ebene genannt, die diese Geraden enthält. Das Rohr ist in einer ersten Brenngeraden angeordnet und die

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meisten der von ihm ausgesandten Strahlen werden derart reflektiert, daß sie die zweite Brenngerade durchschneiden_f die die Bestrahlungsgerade ist. "Scheitelerzeugende" wird im folgenden diejenige Erzeugende genannt, die den kleinen Scheitel der Ellipse schneidet, neben dem das Rohr angeordnet ist. Diese Erzeugende ist auch die Schnittlinie des Reflektors mit der Brennebene .

Damit sich das Produkt durch die Bestrahlungslinie hindurchbewegen kann, werden beide Seiten des Reflektors durch eine Ebene begrenzt, die senkrecht auf der Brennebene steht und zwischen den beiden Brenngeraden^ aber so nahe an der zweiten Brenngeraden (oder Bestrahlungsgeraden) angeordnet ist, wie es technisch für die Bewegung des Produkts erforderlich ist. Der Schnitt der reflektierenden Oberfläche mit dieser Ebene de_f iniertdie beiden Außenränder des Reflektors.

Die reflektierende zylindrische Oberfläche ist meistens als Aluminiumfolie mit einer Dicke zwischen 0,8 und 1 mm gebildet. Sie wird an den beiden axialen Enden durch steife Flansche begrenzt, die senkrecht zu den Erzeugenden sind.

Für Rohre mit einem Durchmesser von 15 bis 20 mm verwendet man gewöhnliche Reflektoren, deren Brennweite bei 125 mm liegt. L»ie Ebene, die die Seiten der reflektierenden Oberfläche begrenzt, liegt zwischen den beiden Brenngeraden etwa 30 mm von der Bestrahlungsgeraden entfernt. Das bandförmige Produkt bewegt sich meistens an dieser Bestrahlungsgeraden in einer Ebene vorbei, die sich einige Millimeter oberhalb dieser Geraden, bezogen auf das Rohr, befindet. Das Produkt bewegt sich somit etwa 25 mm von den Rändern des Reflektors entfernt, so daß keine Gefahr besteht, daß es diese streift, selbst wenn bei einer schnellen Bewegung irgendwelche Schwingungen auftreten."

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Die Strahlen werden von dem Rohr tatsächlich nicht radial abgestrahlt, sondern werden im wesentlichen isotrop von der zylindrischen Oberfläche des Rohrs aus abgestrahlt. Das Bild des Rohrs ist entsprechend keine genaue Bestrahlungsgerade, sondern ein Halo, der durch alle reflektierten Strahlen entsteht, die von dem im Rohr enthaltenen Plasma und den Seitenwänden des Rohres ausgehen, wobei dieser Halo bezüglich der Bestrahlungsgeraden zentriert ist. Dieser Halo von Strahlen, die auf das Produkt gelangen, nimmt in seiner Intensität von der Bestrahlungsgeraden aus bis zu den Rändern des Reflektors ab. Dies ist einer der Gründe, warum man sich das Produkt im allgemeinen in einer Ebene bewegen läßt, die bezüglich des Rohrs etwas versetzt ist.

Da jeder Herstellvorgang Störungen ausgesetzt ist, kann es notwendig sein, den Durchtritt des Produkts unter dem Reflektor zu unterbrechen. Damit es bei diesem Anhalten der Bewegung des Produkts nicht zu dessen Beschädigung oder sogar Entzündung kommt, ist es notwendig, die Bestrahlung sofort zu unterbrechen, wenn das Produkt angehalten wird.

Ein Reflektor der eingangs beschriebenen Gattung, mit dem dies möglich ist, ist beispielsweise aus der US-PS 3 819 929 bekannt. Er besteht aus zwei, in bezug auf die die Brenngerade und die Scheitelgerade des Reflektors enthaltende Ebene etwa symmetrischen Teilen, die um zu den Mantellinien des Reflektors parallele Achsen derart schwenkbar sind, daß sich der Reflektor zum Produkt hin schließt und nach oben hin öffnet, so daß das Produkt nach einem Schwenken der Reflektorteile vor Strahlung geschützt ist und der Reflektor nach oben, auf die vom Produkt abgewandte Seite strahlt. Das Schwenken der Reflektorteile kann unmittelbar nach einer Störung in der Bewegung des Produkts erfolgen, so daß das Produkt vor Beschädigungen geschützt ist. Ein Abschalten des Reflektors ist nicht notwendig.

Wie bereits erläutert, wird die- Strahlung von dem Rohr nicht radial abgestrahlt, sondern geht größtenteils isotrop von der zylindrischen Oberfläche des Rohrs aus. Dies führt dazu, daß ein ge-

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wisser Anteil der Strahlung vom Rohr aus etwa parallel zur Brennebene zum Boden des Reflektors gerichtet ist und von dort auf das Rohr selbst zurückreflektiert wird. Dies bedeutet einen Verlust von etwa 10 % an Bestrahlungsenergie. Diese verlorene Energie trägt zu einer unnützen, ja sogar schädlichen Erwärmung des Rohrs bei, die die Lebensdauer des Rohrs verkürzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Reflektor der eingangs beschriebenen Gattung derart weiterzubilden, daß sein Reflektionsvermögen erhöht ist und eine Überhitzung der in ihm angeordneten Lampe vermieden wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Reflektor im Bereich seiner Scheitelgeraden auf einer etwa dem Durchmesser der rohrförmigen Lampe entsprechenden Breite zur Brenngeraderi.hin eingezogen ist, so daß er zusätzliche Reflektionsflachen aufweist, die von der Lampe abgestrahltes Licht an dieser vorbei auf den elliptischen Teil des Reflektors reflektieren.

Die von der rohrförmigen Lampe in Richtung auf den Boden des Reflektors abgestrahlte Strahlung wird somit von den zusätzlichen Reflektionsflächen an der Lampe vorbei auf den elliptischen Teil des Reflektors reflektiert und gelangt von dort, wenn nicht auf die Bestrahlungsgerade, so doch zumindest in die Ebene, in der sich das Produkt bewegt. Das Reflektionsvermögen des Reflektors ist somit erhöht. Die Lampe wird nicht von reflektierter Strahlung getroffen, so daß sie kühler bleibt.

In einer vorteilhaften Ausführungsform sind die zusätzlichen Reflektionsflächen eben und bilden mit der die Brenngerade und die Scheitelgerade des Reflektors enthaltenen Ebene einen Winkel von 45°.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die zusätzlichen Reflektionsflächen zum Innern des Reflektors hin konkav

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gekrümmt und gehen stetig in den mit elliptischem Querschnitt ausgebildeten Teil des Reflektors über.

Bei den letztgenannten Ausführungsformen sind die Krümmungsradien der zusätzlichen Reflektionsflächen im Bereich ihrer inneren Ränder vorteilhafterweise etwa gleich dem Radius der rohrförmigen Lampe..

Bevorzugt wird eine Ausführungsform des Reflektors, bei der zwischen den inneren Rändern der zusätzlichen Reflektionsflachen ■ ein Schlitz ausgebildet ist. Dieser Schlitz ermöglicht eine gute Ventilation und eine Kühlung des Bodens des Reflektors und der rohrförmigen Lampe.

Wenn der Reflektor wie der Reflektor gemäß der US-PS 3 819 929 aus zwei in bezug auf die die Brenngerade und die Scheitelgerade des Reflektors enthaltene Ebene etwa symmetrischen Teilen besteht, die um zu den Mantellinien des Reflektors parallele Achsen schwenkbar sind, ist er vorteilhafterweise derart ausgebildet, daß die eine zusätzliche Reflektionsfläche die die Brenngerade und die Scheitelgerade des Reflektors enthaltene Ebene durchschneidet und den Rand der anderen zusätzlichen Reflektionsfläche überlappt. Auf diese Weise kann der Boden des Reflektors mit einem Schlitz ausgebildet sein,ohne daß durch den Schlitz hindurch Energie für die Bestrahlung des Produktes verloren geht.

Die Verwendung des erfindungsgemäßen Reflektors ist nicht auf die Reflektion von ultravioletten Strahlen beschränkt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen beispielsweise und mit weiteren Einzelheiten erläutert.

Es stellen dar:

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen herkömmlichen Reflektor,

Fig. 2 einen Querschnitt durch eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Reflektors und

Fig. 3 einen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Reflektors.

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In Fig. 1 ist ein zylindrischer Reflektor mit elliptischem Querschnitt herkömmlicher Art mit 1 bezeichnet. Die Lampe bzw. das Rohr 2^xn der ersten Brenngeraden angeordnet. Die radial aus dem Rohr 2 austretenden Strahlen werden· reflektiert und in der zweiten Brenngeraden konzentriert, die die Bestrahlungsgerade 3 bildet. Ein bestimmter Anteil der Strahlen, wie die Strahlen 4 und 4' werden in irgendwelche Richtungen, von der Oberfläche des Rohrs 2 ausgehend, abgestrahlt. Diese Strahlen werden reflektiert und ergeben um die Bestrahlungsgerade 3 herum einen gewissen Halo. Um einen möglichst guten Bestrahlungswirkungsgrad zu haben, läßt man sich das bandförmige Produkt im allgemeinen in einer zur Brennebene senkrechten Ebene bewegen, die etwa durch die Bestrahlungsgerade 3 hindurchgeht. Meistens läßt man sich das Produkt 5 in einer Ebene bewegen, die zwischen der Bestrahlungsgeraden und der Ebene liegt, die durch die seitlichen Ränder 6 und 6¹ des Reflektors gebildet ist. Im dargestellten Beispiel befinden sich die seitlichen Ränder und 6' etwa 20 mm über der Bewegungsebene des Produktes 5, während die Bestrahlungsgerade 3 etwa 5 mm unter dieser Bewegungsebene liegt.

Von den vom Rohr ausgesandten Strahlen wird ein bestimmter Anteil, wie der Strahl 4¹, auf das Rohr 2 selbst reflektiert, wo er gestreut wird und dabei das Rohr erhitzt, was einen Energieverlust und eine Verkürzung der Lebensdauer des Rohrs 2 bedeutet.

Die Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Reflektor, der hier aus zwei bezüglich der Brennebene symmetrischen Teilen 10 und 11 aufgebaut ist. Diese Teile schließen sich längs der Länge der Scheitelmantellinie 12 symmetrisch aneinander an. Jedes Teil (10 und 11) kann um eine Achse X oder Y geschwenkt werden, die parallel zu den Brenngeraden verläuft und deren Lage relativ zu der Scheitelmantellinie 12- und-dem-Außenrand 33 bzw. 14 des jeweiligen Teils io"bzw. 11 weiter unten erläutert wird. Diese Achsen X und Y sind durch Schwenkzapfen gebildet, die außen an Halbflanschen befestigt sind, die die reflektierenden

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Teile 10 und 11 in ihrer Länge begrenzen. Die Außenränder 13 bzw. 14 der reflektierenden Teile 10 und 11 enden in Form von länglichen Bundplatten, deren Breite im allgemeinen unter 5 mm liegt.

Diese Bundplatten erhöhen die mechanische Festigkeit der reflektierenden Oberflächen- Sie bilden parallele Anschläge 13' bzw. 14', die den Verschluß verbessern, wenn die Teile 10 bzw. 11 sich in ihrer Schließstellung befinden, die gestrichelt mit 10' und 11' eingetragen ist. Zur weiteren Erhöhung der Steifigkeit des Systems und zur Vermeidung von Verformungen unter dem Einfluß der in Betrieb auftretenden Wärme sind zwei seitliche Anschläge 15 und 16 vorgesehen, an denen die Außenränder der Teile 10 bzw. 11 in Betriebsstellung anliegen.

Zwischen der Betriebsstellung und der Schließstellung werden die Teile 10 bzw. 11 um die jeweils zugehörigen Achsen X und Y um einen Winkel oC gedreht. Die Bahnen, die die Außenränder 13 bzw. 14 der beiden Teile 10 bzw» 11 dabei durchlaufen, sind als Bogen 18 bzw. 19 dargestellt. Wegen der Lage der Achsen X bzw. Y kommen die Außenränder 13 bzw. 14 dem Produkt dabei nur wenig näher als in der Betriebsstellung, so daß die Außenränder auch in der Betriebsstellung verhältnismäßig nahe an die Bewegungsebene des Produkts heranreichen können, ohne daß die Gefahr besteht, daß sie das Produkt bei ihrem Schwenken und den Winkel 0( berühren.

Die Achsen X und Y sind bezüglich der Hälfte der Entfernung zwischen der Scheitelmantellinie 12 und den Außenrändern 13 bzw. 14 parallel zur Brennebene nach oben in Richtung auf den Scheitel des Reflektors versetzt, was zu der erwähnten geringen Annäherung an das Produkt bei dem Schwenken der Teile 10 bzw. 11 führt, die in Fig. mit f bezeichnet ist. Eine Bedingung, die bezüglich der Lage der Achsen X und Y zu beachten ist, ist, daß in der Schließstellung zwischen den Innenrändern der Teile 10' und 11' eine für die notwendige Kühlung genügend große öffnung bleibt. Die optimale Lage

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der Achsen X und Y wird jeweils experimentell in Abhängigkeit von der verwendeten rohrförmigen Lampe und den reflektierenden Oberflächen bestimmt. Zusätzlich wird die Lage der Achsen X und Y so bestimmt, daß der Platzbedarf der Teile 10 und 11 in Schließstellung minimal ist, wobei gleichzeitig die Krümmungstiefe f der Kreisbögen 18 und 19 minimal ist.

Zur Verbesserung der Reflektion sowie zur Erhöhung der Längssteifigkeit und zur Vergrößerung der Lebensdauer des Rohrs 2 reicht · die elliptische Form der Teile 10 und 11 nicht bis zur Scheitelmantellinie 12 heran, sondern die Teile sind in der Nähe der Scheitelmantellinie 12 verformt, so daß der Reflektor dort insgesamt auf einer Breite, die etwa dem Durchmesser des Rohrs 2 entspricht, konkav ist. Der Innenrand jedes Teils 10 und 11 ist als. längliche Flarischplatte 20 und 21 ausgebildet, die zum Innern des Reflektors'eingezogen ist. Die Breite jeder Flanschplatte 20 und 21 ist etwas größer als der Radius des Rohrs 2. Jede Flanschplatte 20 und 21 bildet mit der Brennebene einen Winkel von etwa 45°.

Insgesamt bilden die Flanschplatten 20 und 21 somit ein zum Innern des Reflektors zeigendes Dreieck mit einem öffnungswinkel, der etwas größer als 90° ist.

Zwischen den beiden Flanschplatten 20 und 21, die die Innenränder der Teile 10 und 11 bilden, ist eine Längsöffnung mit einer Breite

etwa
von/1 mm beidseitig der Brennebene belassen, die einen Spalt bildet, durch den kühlende Luft streichen kann, die auch etwaige aus dem Produkt freigesetzte Gase abführt.

Bestimmte Strahlen 4' werden nicht, wie bei dem Reflektor gemäß Fig·1. auf das Rohr 2 reflektiert, sondern gelangen, wenn auch nicht auf die Strahlungsgerade, so doch wenigstens auf das Produkt 5. Etwa 10 % der vom Rohr 2 abgegebenen Strahlung ist auf den Scheitel des Reflektors gerichtet, d.h. auf die Flanschplatten 20 und 21, die zusätzlich Reflektionsflachen bilden. Aufgrund

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der insgesamt konkaven Form des Scheitels des Reflektors wird auch diese Strahlung zumindest teilweise zur Bestrahlung des Produkts verwendet. Desweiteren trägt die konkave Form des Scheitels zur Längsversteifung des Reflektors bei.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 sind die Innenränder 22 und 23 der Teile 10 und 11 zum Innern des Reflektors hin'mit einem Krümmungsradius gekrümmt, der ein wenig vom Radius des Rohrs 2 abweicht. Die Innenränder können in weiteren Formen ausgebildet werden, die den beiden geschilderten Formen ähnlich sind. Die optimalen Formen der Innenränder, die die zum Scheitel des Reflektors gerichteten Strahlen seitlich reflektieren, werden in Abhängigkeit der Charakteristika des Rohrs und der jeweils gewählten reflektierenden Oberflächen experimentell ermittelt.

Die Flanschplatten 20 und 21 können auch etwas unsymmetrisch zueinander ausgebildet sein, wobei die eine Flanschplatte etwas über die Brennebene hinausreicht und die andere Flanschplatte derart überdeckt, daß Kühlluft durch einen schrägen Schlitz zwischen den beiden Flanschplatten hindurchströmen kann, aber keine Strahlung diesem gewundenen Wege folgen kann.

Ansprüche:

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Claims

Ansprüche

IJ Zylindrischer Reflektor mit ellipsenabschnittsförmigem Querschnitt für eine rohrförmige Lampe, die in der innerhalb des Reflektors liegenden Brenngeraden des Reflektors angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet , daß der Reflektor (10,11) im Bereich seiner Scheitelgeraden auf einer etwa dem Durchmesser der rohrförmigen Lampe (2) entsprechenden Breite zur Brenngeraden hin eingezogen ist, so daß er zusätzliche Reflektionsflächen (20,21; 22,23) aufweist, die von der Lampe abgestrahltes Licht an dieser, vorbei auf den elliptischen Teil des Reflektors reflektieren.
2. Reflektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzlichen Reflektionsflachen (Flanschplatten 20 und 21) eben sind und mit der die Brenngerade und die Scheitelgerade des Reflektors enthaltenden Ebene einen Winkel von

45° bilden.
3. Reflektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzlichen Reflektionsflachen (Innenränder 22 und 23) zum Innern des Reflektors hin konkav gekrümmt sind und stetig in den mit elliptischem Querschnitt ausgebildeten Teil des Reflektors übergehen.
4. Reflektor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichn et , daß die Krümmungsradien der zusätzlichen Reflektionsflachen (Innenränder 22 und 23) im Bereich ihrer inneren Ränder etwa gleich dem Radius der rohrförmigen Lampe (2) sind.

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ORIGINAL INSPECTED

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5. Reflektor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß zwischen den inneren Rändern der zusätzlichen Reflektionsflächen (20,21; 22,23) ein Schlitz ausgebildet ist.
6. Reflektor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, der aus zwei, in bezug auf die die Brenngerade und die Scheitelgerade des Reflektors enthaltende Ebene etwa symmetrischen Teilen besteht, die um zu den Mantellinien des Reflektors parallele Achsen schwenkbar sind, dadurch gekennzeichnet , daß die eine zusätzliche Reflektionsfläche die die Brenngerade und die Scheitelgerade des Reflektors enthaltende Ebene durchschneidet und den Rand der anderen zusätzlichen Reflektionsflache überlappt.

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