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Beschreibung
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Die Erfindung betrifft ein Gerät zur Bestimmung der Licht- und Wetterbeständigkeit
einer Probe aus organischen Stoffen, das eine Bestrahlungsvorrichtung, in der mehrere
Lampen befestigt sind, und einen klimatisierbaren Probenraum aufweist.
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In der deutschen Auslegeschrift 25 02 239 ist ein Licht-und Wetterechheitsprüfgerät
beschrieben, bei dem in der Brennlinie eines von parabolisch gestalteten Spiegeln
umgrenzten Probenraumes eine Xenon-Hochdrucklampe angeordnet ist. Einer der Spiegel
ist als Innenwand einer aufwärts schwenkbaren Zugangstür ausgestaltet.
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In dem klimatisierbaren Probenraum können Proben aus eingefärbtem
Stoff in einer horizontalen Wanne der ultravioletten Strahlung aus dem Xenon-Strahler
ausgesetzt und ihre Lichtbeständigkeit geprüft werden.
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Zum Betrieb des Xenon-Strahlers wird relativ viel elektrische Energie
benötigt, die zum größten Teil in Wärme umgesetzt wird, so daß für den Xenon-Strahler
eine leistungsfähige Kühleinrichtung vorgesehen sein muß.
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Ferner ist nachteilig, daß der in die Innenwand der Zugangstür integrierte
Parabolspiegel beim Beschicken des Probenraumes leicht beschädigt werden kann und
für die Tür eine voluminöse Konstruktion erforderlich ist.
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Ferner kommt es für den Parabolspiegel in der Zugangstür sehr auf
Maßhaltigkeit an, da andernfalls eine gleichmäßige Strahlungsverteilung innerhalb
des Probenraumes nicht mehr gewährleistet ist.
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In der deutschen Offenlegungsschrift 24 23 052 ist eine
Prüfvorrichtung
für die Wetterbeständigkeit von Proben dargestellt, bei der die Proben auf einer
ebenen Fläche abgelegt und dem Tageslicht sowie den natürlichen klimatischen Bedingungen
ausgesetzt werden. Zur Nachtzeit wird über die Proben ein Leuchtstofflampen-Träger
gefahren, in welchem mehrere Leuchtstofflampen nebeneinander vor Reflektoren befestigt
sind. Damit wird die Prüfung der Wetterbeständigkeit der Proben unter den üblichen
Klimaeinflüssen eines Freiluftklimas durch die Bestrahlung mit den Leuchtstofflampen
während der Nachtzeit beschleunigg. Eine Licht- und Wetterbeständigkeitsprüfung
im Freiluftklima muß sich jedoch über längere Zeiträume erstrecken, und die gewonnenen
Ergebnisse sind zu dem von lokalen Wetterverhältnissen abhängig. Sie lassen keinen
Rückschluß auf die maximale Belastbarkeit durch klimatische Bedingungen der Proben
zu.
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In der deutschen Gebrauchsmusterschrift 1 804 140 wird ein Strahler
für Prüfzwecke beschrieben, bei dem in einem an einem Träger aufhängbaren Gehäuse
hinter einer Schutzscheibe mehrere Leuchtstofflampen und Ultraviolettstrahler mit
die Spektralverteilung der abgegebenen Strahlung verändernden Filtern angeordnet
sind. Die Ausstattung eines klimatisierbaren Probenraumes mit einem derartigen Strahler
als Deckenstrahler führt zu einer relativ niedrigen Bauweise des Probenraumes, in
den dann die Proben im wesentlichen horizontal abgelegt werden müssen. Damit läßt
sich eine Licht- und Wetterbeständigkeit von unter mechanischer Last stehenden Proben
praktisch nicht durchführen. Eine höhere Bauweise des Probenraumes vergrößert das
zu klimatisierende Volumen und bedingt entsprechend aufwendigere Geräte, Beregnungseinrichtungen
und dergleichen.
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Mit der Erfindung soll ein Gerät zur Bestimmung der Licht- und Wetterbeständigkeit
einer Probe aus organischen Stoffen wie beispielsweise Kunststoffe, Lacke und Farben,
Textilien, und dergleichen, geschaffen werden, dessen Bestrahlungsvorrichtung den
Ultraviolett-Anteil der Globalstrahlung im Freiluftklima bei minimalem elektrischem
Leistungsbedarf sehr genau simuliert und den Probenraum einer möglichst geringen
Wärmebelastung aussetzt, wobei der Probenraum leicht zugänglich sein und die Prüfung
von Proben unter mechanischer Belastung ermöglicht werden soll.
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Ausgehend von einem Gerät zur Bestimmung der Licht- und Wetterbeständigkeit
einer Probe aus organischen Stoffen, das eine Bestrahlungsvorrichtung, in der mehrere
Lampen befestigt sind, und einen klimatisierbaren Probenraum aufweist, ist dazu
erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Bestrahlungsvorrichtung in einer Zugangstür
eines Gehäuses eingebaut ist, welches den zur Zugangstür offenen Probenraum umschließt,
und mehrere nebeneinander befestigte Leuchtstofflampen enthält, die überwiegend
Ultraviolett-Strahlung jeweils unterschiedlicher Spektralverteilung emittieren,
wobei die Leuchtstofflampen mit an der Zugangtür befestigten Stromversorgungsgeräten
verbunden sind. Durch die Integration der gesamten Bestrahlungsvorrichtung in die
Zugangstür ist diese eine selbstständige Baueinheit, die selbst wenig Energie verbraucht,
wenig Wärme entwickelt, eine im wesentlichen vertikale Gestaltung des Probenraumes
mit der Möglichkeit gestattet, mechanisch belastete Proben unter künstlicher Bewitterung
und einer für organische Stoffe wirksamen Bestrahlung mit einem Spektralbereich
im nahen Ultraviolett in relativ kurzer Zeit zu prüfen. Da die Zugangstür eine vertikale
Seitenwand des Probenraumes bildet,
ist dieser nach Öffnen der Tür
unbehindert zugänglich.
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Wenn in Weiterbildung der Erfindung die Zugangstür lösbar am Gehäuse
gelenkt ist, kann nach Lösen der Verbindung die Zugangstür als selbstständige Bestrahlungsvorrichtung
für die Bestrahlung großvoluminöser Proben im Freien, gegebenenfalls zusammen mit
weiteren gleichartigen Zugangstüren benutzt werden.
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Die Konstanz der spektralen Verteilung der von den Leuchstofflampen
emittierten Strahlung wird verbessert, wenn in Weiterbild-ung der Erfindung an der
Zugangstür wenigstens ein Kühlgebläse befestigt ist und die Zugangstür Lüftungsschlitze
aufweist.
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Wenn zwischen Außenwänden der Zugangstür und den Leuchtstofflampen
spiegelnde Platten eingebaut sind, die die Bestrahlungsstärke der Proben erhöhen,
können die Stromversorgungsgeräte in dem Zwischenraum zwischen Spiegel und Außenwänden
der Zugangstür befestigt sein.
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Die Bestrahlungsstärke der Proben wird erhöht, wenn die Bestrahlungsvorrichtung
hinter einer ersten Reihe von Leuchtstofflampen wenigstens eine weitere Reihe von
Leuchtstofflampen aufweist. Die spektrale Verteilung der von der Bestrahlungsvorrichtung
abgegebenen Strahlung kann leicht dadurch verändert werden, daß in der Verbindung
von jeder Leuchtstofflampe zu den Stromversorgungsgeräten je ein Ein-Aus-Schalter
vorgesehen ist.
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Auch können eine oder mehrere der Leuchtstofflampen von einem Filterrohr
umgeben sein, das eventuell emittierte Infrarotstrahlung absorbiert. Die Zugangstür,
die zweckmäßig rechtwinkligesKastenprofil hat und zum Probenraum hin offen ist,
kann eine die Öffnung abdeckende
Glasplatte tragen, die einerseites
etwa durch Riffelung einer ihrer Oberflächen--die räumliche Homogenität der abgegebenen
Strahlung verbessert und andererseits das Innere der Zugangstür beim Beschicken
des Probenraumes schützt. Die für die wirksame Globalstrahlung durchlässige Glasplatte
kann als Infrarot-Filter ausgeführt sein.
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Es empfiehlt sich, den Probenraum mit einer Aufhängevorrichtung für
die zu untersuchenden Proben auszurüsten, die entweder ein an der Rückwand des Probenraumes
befestigtes, selbsttragendes Maschengitter ist und/oder als in der Deckplatte des
Probenraumes vorgesehene Haken oder Gewindelöcher ausbildet sein kann.
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Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand
der Unteransprüche.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der beigefügten Zeichnung
dargestellten Ausführungsbeispiele im einzelnen beschrieben. Es zeigen: Figur 1
eine perspektivische Ansicht'eines mit den Merkmalen der Erfindung ausgestatteten
Prüfgeräts;-Figur 2 eine schematische Darstellung des inneren Aufbaus des Prüfgeräts
nach Figur 1; Figuren 3 und 4 Anwendungsbeispiele für die erfindungsgemäße Bestrahlungsvorrichtung;
Figur 5- eine schematische Vorderansicht des Prüfgeräts ohne Zugangstür;
Figur
6 eine Ansicht des Schnittes E-F des Prüfgeräts nach Figur 5 mit Zugangstür und
Figur 7 eine Ansicht des Schnittes A-B durch das Prüfgerät gemäß Figur 5 mit Zugangstür.
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Figur 2 zeigt das Prüfgerät mit in die Zugangstür 1 integrierter Bestrahlungsvorrichtung,
welche mittels Scharnieren an einem Gehäuse 2 befestigt ist, in welchem sich der
klimatisierbare Probenraum 3 befindet.
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Mit 4, 5, 6 und 7 sind vier verschiedene Arten von Leuchtstofflampen
bezeichnet, die in diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung horizontal angeordnet
sind. Die Strahlung dieser Entladungslampen tritt direkt oder nach Reflektion am
Reflektor 8 durch das ultraviolett-durchlässige FenSter 9 und trifft im Probenraum
3 auf die Materialproben 10, die auf einem Probengestell in Form eines selbsttragenden
Maschengitters 11 befestigt sind. Die Kühlung der horizontal angebrachten Entladungslampen
4, 5, 6 und 7 sowie der im Zwischenraum zwischen Reflektor 8 und vorderer Außenwand
der Zugangstür 1 eingebauten Netzgeräte und Drosseln 12 erfolgt durch die von einem
Axiallüfter 13 erzeugte Umluft, deren Strömungsrichtungen durch Pfeile 14 angedeutet
sind. Die Temperierung der Umluft auf zum Beispiel 350 C wird durch die kühlere
Raumluft über eine Frischluftklappe 15 in der vorderen Außenwand der Zugangstür
1 erreicht, die von einem in der Zugangstür 1 untergebrachten Thermostat 16 gesteuert
wird.
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Der Probenraum 3 ist mit einer thermischen Isolierung 17 gegen den
übrigen Innenraum des Gehäuses 2 isoliert und wird bei geschlossener Zugangstür
1 durch ein umlaufendes Dichtungsprofil 18 wasserdicht verschlossen.
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Für die Klimatisierung des Probenraumes 3 wird durch einen hinter
dem Maschengitter 11 befestigten Axiallüfter 19 eine Umluft erzeugL, deren Strömungswege
durch die Pfeile 20 angedeutet sind. Die Umluft umströmt einen Kühler 21 sowie eine
Heizung 22, einen Entfeuchter 23 und einen Befeuchter 24. Wie dargestellt, sind
der Kühler 21, der Heizer 22, der Entfeuchter 23 und der Befeuchter 24 hinter dem
Probenraum 3 im Gehäuse 2 innerhalb der Isolierung 1 befestigt.
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Im Strömungsweg der durch den*Axiallüfter 19 erzeugten Umluft ist
ein Temperaturfühler 25 und ein Feuchtefühler 26 hinter dem Probenraum 3 befestigt,
die durch eine das Maschengitter 11 tragende Rückwand des Probenraumes 3 vor der
Strahlungseinwirkung durch die Bestrahlungsvorrichtung geschützt sind. In der Nähe
der zur Zugangtür 1 weisenden Öffnung des Probenraumes 3 sind in verschiedenen Höhen
über dem Boden des Probenraumes 3 mehrere Sprührohre 27 befestigt, die zur Beregnung
der Proben 10 dienen. Im Boden des Probenraumes 3 ist ein Ablaufstutzen 28 vorgesehen,
der das von den Sprührohren versprühte Wasser in einen Tank 29 zurückführt, aus
dem die Sprührohre 27 mit Hilfe einer Pumpe 30 mit Wasser versorgt werden, das mit
Schadstoffen entsprechend den industriellen Imissionen versetzt sein kann.
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Gemäß der in Figur 1 dargestellten perspektivischen Ansicht besteht
das Gehäuse 2 des Prüfgerät aus einem Steuerteil 52 und einem Sockelteil 54, die
neben bzw.
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unter dem Probenraum angeordnet sind. Das Steuerteil 52 weist einen
Schreiber 36 auf, der die Ist-Werte der Temperatur und relativen Feuchte im Probenraum,
die Schaltzustände des Relais für die Entladungslampen und die Regenwasserpumpe
und die Bestrahlungsstärke auf den Probenoberflächen registriert. Die zyklische
Steuerung der Beregnungsvorrichtung,- des Ein- und Ausschaltens von
Entladungslampen
und von Soll-Werten der Temperatur und relativen Feuchte erfolgt durch einen mechanischen
oder elektronischen Programmgeber 37. Konstante Betriebsbedingungen können über
das Tastenfeld 38 fest programmiert werden. Gerätestunden und die Betriebszeit von
Entladungslampen sind an den Betriebsstundenzählern 39 abzulesen. Mit 34 ist ein
Dreipunktregler für die Temperatur im Probenraum und mit 35 ein Dreipunktregler
für die relative Luftfeuchtigkeit im Probenraum bezeichnet. Der Probenraum selbst
ist durch die Zugangstür 1 verschlossen.
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Den Aufbau des Gerätes nach Figur 1 zeigen die Figuren 5 bis 7 im
einzelnen. Der neben dem Steuerteil 52 angebaute Prüfteil 56 des Gehäuses 2 ist
mit einer dicken Mineralwollisolierung 58 ausgekleidet und beherbergt die von einem
Innengehäuse 60 begrenzte Prüfkammer 62.
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Die Prüfkammer 62 besteht in ihrem vorderen, zur Zugangstür 1 offenen
Teil aus dem Probenraum 3, während im hinteren Teil 61 die Geräte zur Klimatisierung
des Probenraumes untergebracht sind. Eine Zwischenwand 59 trennt den Probenraum
3 vom hinteren Teil 61.
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In einem oberen Teil der Zwischenwand 59 ist eine Luftzuströmöffnung
64 ausgeschnitten, hinter der ein Axialgebläse 66 befestigt ist. Unterhalb des Axialgebläses
66 ist in einer Einheit 68 der Kühler 21, Heizer 22, Entfeuchter 23 und Befeuchter
24 untergebracht. An der zum Probenraum 3 weisenden Vorderseite der Zwischenwand
59 ist das Maschengitter 11 befestigt, an welches mit Haken versehene Proben in
beliebiger Höhe über der Bodenplatte 70 des Probenraumes 3 angehängt werden können.
Am unteren Ende der Zwischenwand 59 ist eine Ausströmöffnung 65 für die durch das
Axialgebläse 66 umgewälzte Luft vorgesehen.
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In der Deckplatte 72 des Probenraumes sind Buchsen 74 eingelassen,
in deren Innengewinde mit einer geeigneten Aufhängevorrichtung versehene Proben
eingehängt werden können, die dann frei im Probenraum hängen. Die Proben werden
dann entweder unter dem Einfluß ihres Eigengewichts oder nach zusätzlicher Belastung
mit angehängten Gewichten der Bestrahlung und/oder Beregnung ausgesetzt und auf
Beständigkeit geprüft.
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In der Nähe der Zugangsöffnung 76 des Probenraumes erhebt sich aus
der Bodenplatte 70 ein Wasserrohr 78, von dem zwei Sprührohre 77, 79 horizontal
abzweigen. Die Sprührohre -77, 79 entsprechen dem oben erwähnten Sprührohr 27 und
sind auf ihrer in den Probenraum 3 weisenden Seite mit Sppühdüsen zur Beregnung
der Proben ausgerüstet.
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Die Sprürohre 77, 79 und das Wasserrohr 78 können bei Bedarf entfernt
werden.
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In der Zugangstür 1 ist die Bestrahlungsvorrichtung 80 untergebracht.
Die Zugangstür 1 ist mittels eines seitlich angebrachten Scharniers 81 an einer
Außenseite des Gehäuses 2 angelenkt. Durch Herausnehmen des Scharnierzapfens 82
aus dem Scharnier 81 kann die Zugangtür 1 vom Gehäuse 2 gelöst und mittels in den
Seitenwänden 83, 73 eingelassenen Tragegriffen 84 als selbstständige Baueinheit
für noch zu erläuternde besondere Anwendungsfälle transportiert werden.
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Die Zugangstür 1 besteht aus einem kastenförmigen Rahmen, der entsprechend
der Zugangsöffnung 76 zum Probenraum 3 hin offen ist. In der Zugangstür 1 ist eine
erste Reihe 85 von Leuchtstofflampen 90...95 und hinter dieser eine zweite Reihe
von weiteren Leuchtstofflampen eingebaut.
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Die Leuchtstofflampen 90.. .95 sind üblicher Bauart, deren Fassungen
in Schienen 88, 89, 96, 97 gehalten sind, welche
an der unteren
Platte 87 und der oberen Platte 98 der Zugangstür 1 befestigt sind. Einige Leuchtstofflampen,
im dargestellten Ausführungsbeispiel die Leuchtstofflampen 91 und 94, sind mit einem
Filterrohr (Duron-Rohr) 99 umgeben, welches für die von den Leuchtstofflampen 91,
94 emittierte Infrarotstrahlung undurchlässig sind.
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Die Innenseite der Vorderwand 100 der Zugangstür 1 ist als Spiegel
ausgeführt, der sich in Seitenteilen 101, 102 fortsetzt. In dem Zwischenraum zwischen
den Seitenteilen 101, 102 und den Seitenwänden 83, 73 sind die Stromversorgungsgeräte
103, 104, 105, 106 in Form von Netzgeräten und Drosseln für die Leuchtstofflampen
eingebaut und mit diesen über elektrische Zuleitungen 107 verbunden. Ein Anschlußkabel
108 ist aus der Seitenwand 73 der Zugangtür 1 herausgeführt und mittels eines Steckers
mit einem entsprechenden Anschluß am Gehäuse 2 verbunden. Die obere Platte 98 der
Zugangstür 1 trägt ferner den Axiallüfter 13, der unter Steuerung eines nicht dargestellten,
im Lampenraum der Leuchtstofflampen 90...95 untergebrachten Temperaturfühlers für
gleichmäßige Betriebstemperatur der Leuchtstofflampen sorgt. In einem Vorsatz 109,
der aus der Vorderwand 100 vorsteht, ist die'Frischluftklappe 15 eingebaut. Zum
Probenraum 3 hin ist die Zugangstür durch eine Glasplatte 110 verschlossen, die
in Falze an der Zugangstür eingeschoben ist und durch eine Aufrauhung oder Riffelung
der Oberflächenstruktur die räumliche Homogenität der von der Bestrahlungsvorrichtung
80 in den Probenraum 3 abgegebenen Strahlung unterstützt. An der Zugangstür sind
auf der zum Probenraum 3 weisenden Seite umlaufende Dichtlippen 69, 71 vorgesehen,
welche bei geschlossener Zugangstür einen Wasseraustritt aus dem Probenraum nach
außen verhindern.
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Wie insbesondere,Figur 6 zeigt, ist die Bodenplatte 70
des
Probenraumes 3 nach rückwärts geneigt und mit einem Ablaufstutzen 28 versehen, der
in einen im Sockelteil 54 befestigten offenen Tank 29 mündet. Im Tank 29 ist eine
Tauchpumpe 39 eingebaut, deren Förderrohr 38 mit dem sich durch die Bodenplatte
70 nach unten erstreckenden Wasserrohr 78 verbunden ist. Dadurch ist ein offener
Wasserkreislauf gegeben, der keinen Anschluß an eine äußere Wasserleitung außerhalb
des Prüfgeräts erfordert. Im Sockelteil 54 sind neben dem Tank 29 die Versorgungsgeräte
37 für die Einheit 68 untergebracht.
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Die Glasplatte 110 kann aus Kunststoff bestehen, der für den roten
Anteil der von der Bestrahlungsvorrichtung 80 abgegebenen Strahlung undurchlässig,
ist, so daß der Probenraum von der Bestrahlungsvorrichtung 80 nur mit einer Globalstrahlung
im Spektralbereich von 290 nm bis etwa 450 nm bestrahlt wird.
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Wenn die Zugangtür 1 aus dem Scharnier 81 ausgehängt und der Anschluß
108 vom Gehäuse 2 gelöst wird, kann der Probenraum mit einer normalen Zugangstür
ohne Bestrahlungsvorrichtung verschlossen werden, so daß das Prüfgerät als vollwertiger
Klima-Prüfschrank benutzt werden kann. Die separat aufgestellte Zugangstür 1 kann
zusammen mit mehreren gleichartigen Zugangstüren zur Bestrahlung einer langgestreckten,
flächigen Probe 42 (Figur 3) zusammengeschaltet werden. Auch kann eine voluminöse,
dreidimensionale Probe 43 durch Zusammenschließen mehrerer Zugangstüren la, lb,
lc, ld mit nach Innen weisenden Bestrahlungsvorrichtungen durch Bestrahlung mit
der von den Bestrahlungsvorrichtungen abgegebenen Globalstrahlung einer Licht-Beständigkeitsprüfung
unterzogen werden, wie Figur 4 zeigt.
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Nicht dargestellt sind Ein- und Ausschalter in der Zuleitung
107
von den Stromversorgungsgeräten 103...106 zu den Leuchtstoff lampen 90...95, die
durch wahlweises Zuschalten oder abschalten einzelner Leuchtstofflampen sowohl eine
Veränderung der Bestrahlungsstärke wie auch eine Veränderung der Spektralverteilung
der abgegebenen Bestrahlung innerhalb des erwähnten Spektralbereiches ermöglichen.
Die Ein-Ausschalter sind zweckmäßig an einer Außenwand der Zugangstüt 1 befestigt,
so daß sie von Außen zugänglich sind. Alternativ können sie in den Steuerteil 52
des Gehäuses 2 integriert sein.
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