EP0741272A2 - UV-Strahler - Google Patents

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EP0741272A2
EP0741272A2 EP96106499A EP96106499A EP0741272A2 EP 0741272 A2 EP0741272 A2 EP 0741272A2 EP 96106499 A EP96106499 A EP 96106499A EP 96106499 A EP96106499 A EP 96106499A EP 0741272 A2 EP0741272 A2 EP 0741272A2
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EP
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radiation source
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source
housing
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Joachim Dipl.-Ing. Jung
Bernd Dipl.-Ing. Schwarz
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IST Metz GmbH
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IST Strahlentechnik Metz GmbH
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B3/00—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat
    • F26B3/28—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by radiation, e.g. from the sun
    • F26B3/283—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by radiation, e.g. from the sun in combination with convection

Definitions

  • the invention relates to a UV lamp for drying surface-coated substrates with the features of the preamble of claim 1.
  • UV lamps of this type are used as drying systems in the printing or varnishing of continuous goods or carcass parts, for example in printing machines for UV drying of the printed or varnished sheets.
  • the substrates are only exposed to the UV lamp for such a short time that the UV rays in the surface coating can cause a chemical reaction, but on the other hand the heat emanating from the UV lamp does not damage the substrate, for example yellowing or can even ignite. If there is a production stop, for example due to a transport error of the substrate, then the substrate exposed to the UV lamp at this moment must be protected from the heat of the UV lamp.
  • a known UV lamp of the type mentioned in the introduction in which a radiation source is arranged within a housing and emits its radiation through an opening in the housing, therefore has mechanical flaps with which the opening of the housing can be closed.
  • the technical development goes towards ever smaller and more compact systems for surface coating, which has the consequence that the space available for the UV lamp is reduced.
  • the invention is therefore based on the object of improving a UV lamp of the type mentioned, in particular with regard to the space required.
  • This object is achieved according to the invention by a UV lamp with the features of claim 1. Further advantageous configurations are the subject of the subclaims.
  • a device for the surface coating of substrates is the subject of claim 7.
  • an air outlet is provided at the opening for an air flow sweeping over the opening, this air flow suppresses the convection of warm air out of the UV lamp toward the substrate which is excited by the radiation source. This eliminates the mechanical flaps, swivel reflectors or screens that were previously required, which reduces the size and weight of the UV lamp and significantly simplifies the design of the UV lamp.
  • the radiation source in addition to a switched-off state and an operating state, also has at least one standby state with a radiation power that is reduced compared to the operating state.
  • An upper standby state in which the radiation source burns with reduced power, is particularly advantageous for a short production stop, and a lower standby state with an even further reduced radiation power for one longer stop of the surface coating system.
  • Means are advantageously provided to apply an air flow for cooling to the radiation source.
  • the adaptation of the air cooling to the power of the radiation source in standby mode enables lamp-friendly operation over a longer period of time even at very low powers.
  • the UV lamp according to the invention is preferably installed as a drying system in a device for the surface coating of substrates.
  • the exemplary embodiment relates to a UV lamp in a printing press for sheets.
  • An elongated high-pressure discharge lamp for example a mercury vapor lamp, is arranged in a housing 1 as the radiation source 3.
  • the radiation source 3 is partially surrounded by a semi-cylindrical reflector 5, which is mirrored on its inside.
  • the radiation source 3 lies approximately on the line of the focal points of the reflector 5.
  • the reflector 5 With its open long side, the reflector 5 is aligned with an opening 7 of the housing 1, from which the radiation from the radiation source 3 can emerge directly or by reflection on the reflector 5. On its opening 7 facing away from the reflector 5 has an air gap 9 through which an air stream cooling the radiation source 3 can pass.
  • the opening 7 Due to the elongated shape of the radiation source 3, the opening 7 has a rectangular shape. Along the edge of the opening 7, which corresponds to a long side of the rectangle, a first tube 11 is arranged, through which lines of preferably cold compressed air can flow through lines not shown in the drawing. In the longitudinal direction, the first tube 11 is provided with an air outlet 13 which is aligned with the opposite edge of the opening 7.
  • the air outlet 13 consists of a plurality of holes arranged next to one another at the same distance.
  • a second tube 15 is provided on the housing 11, which can also be flowed through by compressed air and also has an additional longitudinal air outlet 17 for the exit of an air flow.
  • a plurality of coolant channels running parallel to the radiation source 3 are provided in its wall.
  • the UV lamp is arranged within the system for coating the surface of a substrate 19, in the exemplary embodiment thus within the printing press, in such a way that the radiation source 3 runs parallel to the axis of a roller 21, via which the coated substrate 19, that is to say the printed one in the exemplary embodiment Sheet, is guided past the UV lamp.
  • the opening 7 of the housing 1 is aligned with the substrate 19.
  • the additional air outlet 17 is formed on the second tube 15 so that the air stream emerging from it acts on the substrate 19 approximately in the area to which the opening 7 is aligned. This air flow not only cools the substrate 19, but also the roller 21 and possibly other parts of the printing press.
  • a ballast is installed in the circuit for supplying the radiation source 3, by means of which the power of the radiation source 3 can be regulated by changing the voltage, current or frequency.
  • the radiation source 3 also has an upper and a lower standby state. In the upper standby state, the power of the radiation source 3 is reduced to approximately 15% compared to the operating state, the current strength being selected so that the radiation source 3 continues to burn stably in the upper standby state. As a result, the radiation source 3 can change from the upper standby state into the operating state within a few seconds.
  • the power is reduced to approximately 1% to 3% compared to the operating state, which increases the time required for the transition to the operating state, but instead operates the radiation source 3 in the lower standby state for several hours in a manner which is gentle on the lamp can be made without having to switch off the radiation source 3 due to the heat development. This increases the life of the radiation source 3 and saves electrical energy.
  • the radiation source 3 changes from the operating state to the upper standby state.
  • the air flow emerging from the air outlet 13 of the first tube 11 closes the opening 7 like a curtain from the convection of warm air.
  • the air stream emerging from the air outlet 17 of the second tube 15 cools the substrate 19 and thereby protects it from the infrared radiation of the radiation source 3.
  • the air stream emerging from the air gap 9 cools the radiation source 3.
  • the ballast leads the radiation source 3 from the upper standby state to the lower standby state. When the printing machine starts up again, the ballast brings the radiation source 3 back into the operating state.
  • one or more of the air streams described can then be dispensed with.

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Abstract

2. Bei einem UV-Strahler zur Trocknung oberflächenbeschichteter Substrate mit einem Gehäuse (1), das eine auf das Substrat (19) ausgerichtete Öffnung (7) aufweist, und einer innerhalb des Gehäuses (1) angeordneten Strahlungsquelle (3), ist an der Öffnung (7) wenigstens ein Luftauslaß (13) für einen die Öffnung (7) überstreichenden Luftstrom vorgesehen. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft einen UV-Strahler zur Trockung oberflächenbeschichteter Substrate mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruches 1.
  • UV-Strahler dieser Art werden als Trocknungsanlagen im Bereich der Bedruckung oder Lackierung von Endloswaren oder Korpusteilen eingesetzt, beispielsweise in Druckmaschinen zur UV-Trocknung der bedruckten oder lackierten Bogen. Normalerweise werden die Substrate nach Beschichtung ihrer Oberfläche nur so kurze Zeit dem UV-Strahler ausgesetzt, daß die UV-Strahlen in der Oberflächenbeschichtung eine chemische Reaktion hervorrufen können, andererseits aber die zusätzlich vom UV-Strahler ausgehende Wärme das Substrat nicht beschädigt, beispielsweise vergilben oder gar entzünden läßt. Kommt es daher, beispielsweise aufgrund eines Transportfehlers des Substrates, zu einem Produktionsstop, so muß das in diesem Augenblick dem UV-Strahler ausgesetzte Substrat vor der Wärme des UV-Strahlers geschützt werden.
  • Ein bekannter UV-Strahler der eingangs genannten Art, bei dem eine Strahlungsqelle innerhalb eines Gehäuses angeordnet ist und durch eine Öffnung desselben ihre Strahlung abgibt, weist daher mechanische Klappen auf, mit denen die Öffnung des Gehäuses verschlossen werden kann.
  • Die technische Entwicklung geht sowohl zu immer kleineren als auch zu kompakteren Anlagen zur Oberflächenbeschichtung, was zur Folge hat, daß sich der für den UV-Strahler zur Verfügung stehende Raum verringert. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen UV-Strahler der eingangs genannten Art zu verbessern, insbesondere hinsichtlich des benötigten Raumes. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen UV-Strahler mit den Merkmalen des Anspruches 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Eine Vorrichtung zur Oberflächenbeschichtung von Substraten ist Gegenstand des Anspruches 7.
  • Dadurch, daß an der Öffnung ein Luftauslaß für einen die Öffnung überstreichenden Luftstrom vorgesehen ist, unterdrückt dieser Luftstrom die von der Strahlungsquelle angeregte Konvektion warmer Luft aus dem UV-Strahler heraus zum Substrat hin. Damit entfallen die bisher notwendigen mechanischen Klappen, Schwenkreflektoren oder Blenden, was die Größe und das Gewicht des UV-Strahlers reduziert und die konstruktive Ausgestaltung des UV-Strahlers deutlich vereinfacht.
  • Um eine Erwärmung des Substrates durch die von der Strahlungsquelle ausgehende Infrarotstrahlung zu verhindern, ist es von Vorteil, wenn wenigstens ein zusätzlicher Luftauslaß für einen das Substrat beaufschlagenden Luftstrom vorhanden ist.
  • Für eine Reduktion der UV-Strahlung, der das Substrat ausgesetzt ist, ist es von Vorteil, wenn die Strahlungsquelle außer einem abgeschalteten Zustand und einen Betriebszustand noch wenigstens einen Standby-Zustand mit gegenüber dem Betriebszustand reduzierter Strahlungsleistung besitzt. Besonders vorteilhaft sind ein oberer Standby-Zustand, in welchem die Strahlungsquelle mit verminderter Leistung brennt, für einen kurzen Produktionsstop, und ein unterer Standby-Zustand mit noch weiter reduzierter Strahlungsleistung für einen längeren Stop der Oberflächenbeschichtungsanlage. Mit diesen Maßnahmen erhöht sich die Lebensdauer der Strahlungsquelle. Zugleich wird der Verbrauch elektrischer Energie gesenkt.
  • Vorteilhafterweise sind Mittel vorgesehen, um die Strahlungsquelle mit einem Luftstrom zur Kühlung zu beaufschlagen. Die Anpassung der Luftkühlung an die Leistung der Strahlungsquelle im Standby-Betrieb ermöglicht auch bei sehr geringen Leistungen einen lampenschonenden Betrieb über einen längeren Zeitraum hinweg.
  • Der erfindungsgemäße UV-Strahler ist vorzugsweise als Trocknungsanlage in einer Vorrichtung zur Oberflächenbeschichtung von Substraten eingebaut.
  • Im folgenden ist die Erfindung an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt die einzige Figur einen Schnitt durch das Ausführungsbeispiel.
  • Das Ausführungsbeispiel betrifft einen UV-Strahler in einer Druckmaschine für Bogen.
  • In einem Gehäuse 1 ist als Strahlungsquelle 3 eine langgestreckte Hochdruckentladungslampe angeordnet, beispielsweise eine Quecksilberdampflampe. In Längsrichtung ist die Strahlungsquelle 3 teilweise von einem halbzylindrischen Reflektor 5 umgeben, der auf seiner Innenseite verspiegelt ist. Dabei liegt die Strahlungsquelle 3 etwa auf der Linie der Brennpunkte des Reflektors 5.
  • Mit seiner offenen Längsseite ist der Reflektor 5 auf eine Öffnung 7 des Gehäuses 1 ausgerichtet, aus der die Strahlung der Strahlungsquelle 3 direkt oder durch Spiegelung am Reflektor 5 austreten kann. Auf seiner der Öffnung 7 abgewandten Seite weist der Reflektor 5 einen Luftspalt 9 auf, durch den hindurch ein die Strahlungsquelle 3 kühlender Luftstrom treten kann.
  • Bedingt durch die langgestreckte Form der Strahlungsquelle 3 hat die Öffnung 7 eine Rechteckform. Entlang des Randes der Öffnung 7, welcher einer Längsseite des Rechteckes entspricht, ist ein erstes Rohr 11 angeordnet, welches über in der Zeichnung nicht dargestellte Leitungen von vorzugsweise kalter Preßluft durchströmt werden kann. In Längsrichtung ist das erste Rohr 11 mit einem Luftauslaß 13 versehen, welcher auf den gegenüberliegenden Rand der Öffnung 7 ausgerichtet ist. Im Ausführungsbeispiel besteht der Luftauslaß 13 aus mehreren nebeneinander im gleichen Abstand angeordneten Löchern.
  • Auf der dem ersten Rohr 11 gegenüberliegenden Seite der Öffnung 7 ist am Gehäuse 11 ein zweites Rohr 15 vorgesehen, welches ebenfalls von Preßluft durchströmt werden kann und ebenfalls einen in Längsrichtung verlaufenden zusätzlichen Luftauslaß 17 für den Austritt eines Luftstromes aufweist.
  • Zur Kühlung des Gehäuses 1 sind in dessen Wand mehrere, parallel zur Strahlungsquelle 3 verlaufende Kühlmittelkanäle vorgesehen.
  • Der UV-Strahler ist innerhalb der Anlage zur Beschichtung der Oberfläche eines Substrates 19, im Ausführungsbeispiel also innerhalb der Druckmaschine, so angeordnet, daß die Strahlungsquelle 3 parallel zur Achse einer Walze 21 verläuft, über welche das beschichtete Substrat 19, im Ausführungsbeispiel also der bedruckte Bogen, am UV-Strahler vorbeigeführt wird. Die Öffnung 7 des Gehäuses 1 ist auf das Substrat 19 ausgerichtet. Der zusätzliche Luftauslaß 17 ist so am zweiten Rohr 15 ausgebildet, daß der aus ihm austretende Luftstrom das Substrat 19 etwa in dem Bereich beaufschlagt, auf den die Öffnung 7 ausgerichtet ist. Dieser Luftstrom kühlt nicht nur das Substrat 19, sondern auch zugleich die Walze 21 und gegebenenfalls weitere Teile der Druckmaschine.
  • In den Stromkreis zur Versorgung der Strahlungsquelle 3 ist ein in Zeichnung nicht dargestelltes Vorschaltgerät eingebaut, mit dem die Leistung der Strahlungsquelle 3 über Spannungs-, Strom- oder Frequenzänderung regelbar ist. Die Strahlungsquelle 3 besitzt dabei außer einem abgeschalteten Zustand und einem Betriebszustand noch einen oberen und einen unteren Standby-Zustand. Im oberen Standby-Zustand ist die Leistung der Strahlungsquelle 3 auf etwa 15 % gegenüber dem Betriebszustand reduziert, wobei die Stromstärke so gewählt ist, daß die Strahlungsquelle 3 im oberen Standby-Zustand weiterhin stabil brennt. Dadurch kann die Strahlungsquelle 3 innerhalb weniger Sekunden vom oberen Standby-Zustand in den Betriebszustand übergehen. Im unteren Standby-Zustand ist die Leistung gegenüber dem Betriebszustand auf etwa 1 % bis 3 % reduziert, wodurch sich zwar die benötigte Zeit für den Übergang in den Betriebszustand erhöht, dafür aber die Strahlungsquelle 3 lampenschonend über mehrere Stunden hinweg im unteren Standby-Zustand betrieben werden kann, ohne daß ein Abschalten der Strahlungsquelle 3 aufgrund der Wärmeentwicklung notwendig wäre. Dies vergrößert die Lebensdauer der Strahlungsquelle 3 und spart elektrische Energie.
  • Kommt es zu einem Stillstand der Druckmaschine, so geht die Strahlungsquelle 3 vom Betriebszustand in den oberen Standby-Zustand über. Der aus dem Luftauslaß 13 des ersten Rohres 11 austretende Luftstrom verschließt wie ein Vorhang die Öffnung 7 gegenüber der Konvektion warmer Luft. Der aus dem Luftauslaß 17 des zweiten Rohres 15 austretende Luftstrom kühlt das Substrat 19 und schützt dieses dadurch vor der Infrarotstrahlung der Strahlungsquelle 3. Der aus dem Luftspalt 9 austretende Luftstrom kühlt die Strahlungsquelle 3. Bleibt die Druckmaschine über mehrere Minuten abgeschaltet, so führt das Vorschaltgerät die Strahlungsquelle 3 vom oberen Standby-Zustand in den unteren Standby-Zustand über. Wenn die Druckmaschine wieder anläuft, bringt das Vorschaltgerät die Strahlungsquelle 3 wieder in den Betriebszustand. Je nachdem, wie die Druckmaschine und der UV-Strahler ausgelegt sind und betrieben werden, kann dann auf einen oder mehrere der beschriebenen Luftströme verzichtet werden.

Claims (7)

  1. UV-Strahler zur Trocknung oberflächenbeschichteter Substrate mit
    a) einem Gehäuse, das eine auf das Substrat ausgerichtete Öffnung aufweist,
    b) einer innerhalb des Gehäuses angeordneten Strahlungsquelle,
    dadurch gekennzeichnet, daß an der Öffnung (7) wenigstens ein Luftauslaß (13) für einen die Öffnung (7) überstreichenden Luftstrom vorgesehen ist.
  2. UV-Strahler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein zusätzlicher Luftauslaß (17) für einen das Substrat (19) aufschlagenden Luftstrom vorgesehen ist.
  3. UV-Strahler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquelle (3) außer einem abgeschalteten Zustand und einem Betriebszustand noch wenigstens einen Standby-Zustand mit gegenüber dem Betriebszustand reduzierter Strahlungsleistung besitzt.
  4. UV-Strahler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquelle (3) beim Übergang vom Betriebszustand in den Standby-Zustand nicht erlischt.
  5. UV-Strahler nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquelle (3) zwei Standby-Zustände mit unterschiedlicher Strahlungsleistung besitzt.
  6. UV-Strahler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (9) vorgesehen sind, um die Strahlungsquelle (3) in einem Luftstrom zu kühlen.
  7. Vorrichtung zur Oberflächenbeschichtung von Substraten mit einem UV-Strahler nach einem der Ansprüche 1 bis 6.
EP96106499A 1995-05-04 1996-04-25 UV-Strahler Expired - Lifetime EP0741272B1 (de)

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