SE507148C2 - Värmningsanordning värmning med infrarödstrålning - Google Patents

Description

507 148 2 a 10 15 20 25 30 35 -_~_ _. ämnen, och erhålls exempelvis genom att med ett styrorgan variera den till IR-aggregatet tillförda effekten och/ eller avståndet mellan värmningsanordningen och objektet.

För att åstadkomma en jämn temperaturfördelning under uppfyllande av ovannämnda temperaturkrav har värm- ningsanordningarnas IR-emitteraggregat enligt känd teknik försetts med ett förhållandevis stort antal IR-emittrar som var och en har en reflektor. Det förhållandevis stora antalet IR-emittrar har medfört att värmningsanordningar enligt känd teknik är stora och svårhanterliga i trånga utrymmen. Användande av många IR-emittrar medför även att kostnaderna för värmningsanordningen ökar. IR-emittrarna enligt känd teknik har dessutom anordnats för att avge väsentligen jämnt fördelad IR-strålning över det värmda området hos objektet. Detta har åstadkommits genom att anordna IR-emittrarna förhållandevis tätt, genom att ut- nyttja likadana reflektorer för de olika IR-emittrarna, och genom att utnyttja lika stor installerad effekt i de olika IR-emittarna. Att avge väsentligen jämnt fördelad IR-strålning över det värmda området har en nackdel, eftersom härvid delar i mitten av det värmda området hos objektet värms upp mer än delar vid kanterna hos det värmda området hos objektet. Det uppstår således en tem- peraturtopp hos delarna i mitten av det värmda området, varvid den önskade, jämna temperaturfördelningen över ifrågavarande område ej erhålls. Nämnda temperaturtopn åstadkommes huvudsakligen genom värmeledning i objektet och/eller i nämnda ämnen. Eftersom delarna i mitten av objektet är omgivna av andra, av värmningsanordningen värmda delar erhåller förstnämnda delar mindre god kyl- ning än sistnämnda delar. De sistnämnda delarna kan dess- utom vara förbundna med delar hos objektet och/eller ämnet vilka ej IR-bestrålas av värmningsanordningen, vilket medför att dessa delar får ännu bättre kylning.

För att minska problemen med nämnda temperaturtoppar har på senare tid värmningsanordningar med IR-emittrar med inbördes olika installerad effekt framtagits. Härvid 10 15 20 25 30 35 3 ån? 148 har IR-emittrar med mindre installerad effekt placerats så att de bestrålar ovannämnda, mittre delar med mindre god kylning, och IR-emittrar med mer installerad effekt placerats så att de bestrålar övriga delar med god kyl- ning. Dessa anordningar har medfört att temperaturtoppen hos de mittplacerade delarna till viss del minskats, men temperaturtoppen för de mittre, bestrålade delarna kan fortfarande påverka ytjämnhet etc hos de värmda/härdade ämnena negativt vid användning av dessa kända anord- ningar. Ändamålet med föreliggande uppfinning är därför att åstadkomma en värmningsanordning som har förhållandevis små dimensioner, som har god hanterbarhet, och som åstad- kommer en jämnare temperaturfördelning över det uppvärmda området hos objektet än vid känd teknik.

Dessa och andra ändamål uppnås enligt föreliggande uppfinning med en värmningsanordning enligt efterföljande patentkrav.

I det följande beskrivs för närvarande fördelaktiga utföringsformer av föreliggande uppfinning närmare i detalj under hänvisning till medföljande ritningar.

Fig la och lb visar två diagram över en schematisk temperaturfördelning längs ett med en värmningsanordning bestrålat objekt, varvid diagrammet i fig la visar tempe- raturfördelningen för en värmningsanordning enligt känd teknik, och diagrammet i fig lb visar temperaturfördel- ningen för värmningsanordningen enligt uppfinningen.

Fig 2 visar en schematisk perspektivvy av en utför- ingsform av en uppfinningsenlig värmningsanordning.

Fig 3 visar i en schematisk, delvis snittad sidovy en utföringsform av en uppfinningsenlig IR-emitter med väsentligen parabolisk reflektor.

Fig 4 visar i en schematisk, delvis snittad sidovy en utföringsform av en uppfinningsenlig IR-emitter med väsentligen elliptisk reflektor.

Fig 5 visar i en perspektivvy schematiskt ett 507 148 4 '^ 10 15 20 25 30 35 ._ _ exempel på en med streckprickad linje visad stativ- anordning vid vilken en utföringsform av två uppfinnings- enliga värmningsanordningar är anordnade.

Fig 6 visar en schematisk sprängskiss över hur en uppfinningsenlig värmningsanordning bestràlar ett objekt.

I fig la visas schematiskt ett diagram över tempera- turfördelningen längs ett med en värmningsanordning enligt känd teknik bestrålat objekt. X-axeln visar en sträcka längs objektet, och Y-axeln visar temperaturen i resp punkt längs nämnda sträcka. De streckade linjerna symboliserar den väsentligen över ytan jämnt fördelade IR-strålningen enligt känd teknik. Fig lb visar schema- tiskt temperaturfördelningen för en värmningsanordning enligt uppfinningen. Den jämnare temperaturfördelningen àstadkommes genom att variera IR-stràlningsintensiteten över det bestràlade området, vilket schematiskt visas med att strålningen är tätare vid områdets kanter. Nedan be- skrivs under hänvisning till fig 2-6 hur denna jämna tem- peraturfördelning över det bestràlade området hos objek- tet enligt uppfinningen åstadkommes.

I fig 2 visas schematiskt en utföringsform av en uppfinningsenlig värmningsanordning, med den generella hänvisningsbeteckningen l. Värmningsanordningen har en stomme 2. Stommen 2 har i det visade utförandet tvâ mot- stående sidoprofiler 3 resp 4, samt en mellan dessa fäst mittprofil 5. Mittprofilen 5 är i det visade utförandet i resp ände införd i spår i resp sidoprofil 3, 4. Mittpro- filen 5 har i det visade utförandet ett filterelement 6 anordnat i spår längs mittprofilen 5. Vid mittprofilen är en fläktanordning (ej visad) anordnad, vilken suger in luft genom filterelementet och genom kanaler (ej visade) i mittprofilen och/eller i sidoprofilerna, vilken luft är anordnad att kyla ett med den generella hänvisningsbe- teckningen 7 angivet IR-emitteraggregat.

IR-emitteraggregatet 7 har en väsentligen rektangu- lär bas 30 i form av en sekundärreflektor 8, vilken är förbunden med stommen l. Sekundärreflektorn 8 är belagd 10 15 20 25 30 35 5 :507 148 med ett material eller har egenskaper som medger god reflektionsförmåga för IR-strålning. Basen 30 har även två motstàende, första IR-emitteranordningar 9 resp 10, vilka var och en omfattar en IR-emitter 11 (se fig 3).

IR-emittrarna 11 har var sin väsentligen parabolisk reflektor 12 och längs var och en av i ett första par ingående, mot- 32 hos basen 30.

Basen 30 har även två motstàende, (se fig 3), och är anordnade i närheten av stående sidor 31, andra IR-emitter- anordningar 13 resp 14, vilka var och en omfattar en IR- IR-emittrarna 15 har var sin emitter 15 (se fig 4). väsentligen elliptisk reflektor 16 (se fig 4), och är anordnade i närheten av och längs var och en av i ett andra par ingående, övriga, motstáende sidor 33, 34 hos basen (se fig 2).

Såsom schematiskt framgår av den i fig 3 visade utföringsformen avger IR-emittrarna 11 med väsentligen ca 60%, av IR- strålningen rakt nedåt, under det att en mindre del, ca 20%, diagonalt nedåt i fig 3. Den väsentligen paraboliska, parabolisk reflektor 12 huvuddelen, av den avgivna IR-strålningen avges i riktning reflekterande ytan hos reflektorn 12 enligt den före- dragna utföringsformen i fig 3 följer åtminstone delvis väsentligen en kurva som matematiskt kan uttryckas såsom xz = 34,7y, system. Såsom schematiskt framgår av fig 4 har IR-emitt- där x och y anges i ett rävinkligt koordinat- rarna 15 med väsentligen elliptisk reflektor 16 enligt denna utföringsform en brännpunkt anordnad på ett avstånd a, som exempelvis kanvara ca 16 mm, under den nedre kan- ten för reflektorn 16. Från denna brännpunkt sprids IR- strålningen ut åt resp sida under en vinkel, som i det visade exemplet är ca 45°. Den väsentligen elliptiska, reflekterande ytan hos reflektorn 16 enligt den före- dragna utföringsformen i fig 4 följer åtminstone delvis väsentligen en kurva som matematiskt kan uttryckas såsom X2/30 + y*/22,5 = 1,0, ligt koordinatsystem. där x och y anges i ett rätvink- 507 148 6 '* 10 15 20 25 30 35 IR-emittrarna 11, 15 är fästa vid resp reflektor 12, 16, som i sin tur i det visade utförandet på lämpligt 15 har elektriska komponenter vilka är anslutna till en kraft- sätt är förbundna med basen 30. IR-emittrarna 11, källa (ej visad), vilken kraftkälla enligt en föredragen utföringsform har ett styrorgan (ej visat) för att styra den hos IR-emittrarna 11, 15 installerade effekten.

Såsom delvis framgår av fig 2, men framför allt av fig 3 och 4, och basen 30 enligt denna utföringsform kanaler 17, genom finns det mellan reflektorerna 12 resp 16 vilka luft från ovannämnda fläkt strömmar för förhindran- de av att reflektorerna 12 resp 16 smutsas ner av från det uppvärmda området hos objektet härrörande partiklar, såsom exempelvis partiklar innehållande lösningsmedel.

I fig 2 Gavelstycken 18 är anordnade att fästas vid värmnings- visas även schematiskt ett gavelstycke 18. anordningens 1 resp gavel. Enligt det föredragna utför- andet i fig 2 har mittprofilen 5 och sidoprofilerna 3,4 urtagningar 35 för skruvorgan (ej visade), och har resp gavelstycke 18 motsvarande hål 36 för skruvorgan, varvid gavelstyckena 18 är anordnade att skruvas fast vid värm- ningsanordningen 1. Skruvorganen låser härvid sidoprofi- lerna 3, 4 resp mittprofilen 5 vid varandra.

I fig 5 visas ett exempel på en stativanordning 19, vid vilken två värmningsanordningar 1 är ledbart fästa.

Stativanordningen 19 har i det visade utförandet fyra styrhjul, vilket gör den enkel att manövrera även i trånga utrymmen. Det inses att värmningsanordningar 1 enskilt kan fästas vid stativanordningar såsom den som visas i fig 5, eller att en eller flera värmningsanord- ningar 1 kan fästas vid stativanordningar med andra ut- föranden, såsom exempelvis en längs en takskena rörlig stativanordning.

I fig 6 visas schematiskt hur den uppfinningsenliga värmningsanordningen bestrålar ett av kanter begränsat område 20 hos ett objekt 21. De första IR-emitteranord- ningarna 9 resp 10 avger med IR-emittrarna med väsentli- 10 15 20 25 30 35 7 507 148 gen parabolisk reflektor väsentligen koncentrerad IR- stràlning till två första delar 22 resp 23, vilka delar 37 hos det bestràlade området. Delarna 22 resp 23 har god kylning, är“anordnade vid två motstàende kanter 36, eftersom de befinner sig i utkanten av det bestràlade området 20, och eftersom de i det visade exemplet är an- ordnade nära och är förbundna med icke-bestràlade delar av objektet 21. 14 avger med IR-emittrarna med väsentligen elliptisk ref- De andra IR-emitteranordningarna 13 resp lektor väsentligen jämnt fördelad IR-strålning till en andra del 24 omfattande arean mellan nämnda två första delar 22 resp 23, vilken del 24 har mindre god kylning än delarna 22 resp 23, eftersom den befinner sig mellan dessa delar. IR-emitteranordningarna 13 resp 14 är anord- nade att tillföra lägre koncentration av IR-strålning till den andra delen 24 än den från IR-emitteranordning- 10 till områdena 22, 23 tillförda IR-strålningen.

IR-emitteranordningarna 13 resp 14 är även anordnade att arna 9, avge IR-strålning utanför arean mellan nämnda första delar 22 resp 23 vid två andra motstàende kanter 38, 39 hos det bestràlade området 20, vilka kanter 38, 39 i det visade exemplet är förbundna med icke-bestràlade delar av objektet 21, och därmed har god kylning. Med den i fig 6 schematiskt visade strålningsfördelningen erhålls betyd- ligt jämnare temperaturfördelning över det värmda området än vid känd teknik. I fig 6 visas även schematiskt hur sekundärreflektorn 8 är anordnad att återreflektera från objektet 21 härrörande IR-strålning mot det område 20 som skall värmas.

Lämpliga temperaturnivåer vid värmning och/eller härdning av spackel, fyller, baslack och topplack med en värmningsanordning ligger normalt inom ca 70-140°C. Den tillförda effekten till den värmda ytan hos objektet ligger för ämnena spackel, fyller, baslack och topplack normalt inom ca 4 - 8 kW/m2. Värmnings- resp härdnings- tiden varierar normalt mellan ca 3 och 15 minuter.

Empiriska försök med en uppfinningsenlig värmningsanord- 507 148 8 * 10 15 20 25 30 35 ning l har givit följande resultat under dessa betingel- ser. Det har visat sig föredraget att i normalfall vari- era avståndet mellan värmningsanordningen och objektet mellan ca 0,5 och 0,7 m för àstadkommande av lämplig tid- /temperaturkurva. Det är även föredraget att det inbördes centrumavståndet mellan de väsentligen elliptiska reflek- torerna 16 är från 240 till 360 mm, 300 mm. Det är föredraget att det inbördes centrumavstån- företrädesvis ca det mellan de väsentligen paraboliska reflektorerna 12 är från 373 till 457 mm, konfiguration erhålls med ovannämnda, föredragna värden företrädesvis ca 415 mm. Med denna en sekundärreflektoryta på ca 250 x 350 mmz mellan reflektorerna 12, 16.

Det har vid försöken även visat sig föredraget att den installerade effekten hos IR-emittrarna med väsent- ligen elliptisk reflektor 15 är ca 2 ggr större än den installerade effekten hos IR-emittrarna med väsentligen parabolisk reflektor ll. Det är i synnerhet föredraget att IR-emittrarna med väsentligen elliptisk reflektor 15 var och en har en IR-lampa som vid maximal IR-bestrålning av objektet under hänsyn till ovannämnda krav på tempera- tur, tid etc har en installerad effekt från 1,8 till 2,2 kW, företrädesvis ca 2 kW. Det är dessutom föredraget att IR-emittrarna med väsentligen parabolisk reflektor 11 var och en har en IR-lampa som vid maximal IR-bestrålning av objektet under hänsyn till samma krav har en installerad effekt från 0,9 till 1,1 kW, företrädesvis ca l kW.

Vid försöken har en värmningsanordning åstadkommits under utnyttjande av ovannämnda föredragna värden, vilken har en bas 30 på 0,4 x 0,5 m2, och vilken ger en värmd yta med väsentligen jämn temperaturfördelning på 1,0 x 1,1 m2. Detta innebär att det med den uppfinningsenliga värmningsanordningen erhålls en värmd yta med väsentligen jämn temperaturfördelning som är ca 5 ggr så stor som basens 30 yta, vilket är ett betydande tekniskt framsteg jämfört med de förhållandevis stora värmningsanord- ningarna enligt känd teknik. 10 15 9 _1507 148 Det åstadkommes således enligt föreliggande uppfin- ning en värmningsanordning 1 som har små dimensioner jämfört med känd teknik, och som därmed möjliggör god hanterbarhet. Tack vare den unika uppbyggnaden av det uppfinningsenliga IR-emitteraggregatet 7 åstadkommes dessutom en jämnare temperaturfördelning över det upp- värmda området 20 hos objektet 21 än vid känd teknik.

Det inses att det är möjligt att göra vissa avsteg Det skulle således kunna vara möjligt att åstadkomma väsentligen samma jämna från den beskrivna utföringsformen. temperaturfördelning med utnyttjande av andra kombina- tioner av formen pà väsentligen elliptiska resp väsent- ligen paraboliska reflektorerna, centrumavstånden mellan avståndet mellan objektet och värmnings- samt den installerade effekten till IR- emittrarna. Alla varianter och modifieringar som inne- reflektorerna, anordningens bas, fatta av den bakomliggande uppfinningstanken skall dock omfattas av bifogade patentkrav.

Claims (10)

507 148 10 'i 10 15 20 25 30 35 PATENTKRAV

1. Värmningsanordning (1) för värmning och/eller fyller, topplack, vilket ämne är applicerat på ett objekt (21), härdning av ett ämne, såsom spackel, baslack och exempelvis i form av en bärare av ett tunt metalliskt materiel, såsom Fe- och Al-plåt, vilken värmningsanord- ning (1) har en stomme (2) med ett IR-emitteraggregat (7), (1) är anpassad till det område (20) som skall värmas hos objektet (21) har dels minst en första IR-emitteranordning (9, 10) som är anord- k ä n n e t e c k n a d av att värmningsanordningen och att IR-emitteraggregatet (7) nad att tillföra högre koncentration av IR-strålning till (22, 23) (20) god kylning, dels minst en andra IR-emitteranordning (13, minst en första del av området vilken har 14) som är anordnad att tillföra lägre koncentration av IR-strålning till minst en andra del (24) av nämnda om- råde (20) vilken har sämre kylning än den första delen (22, 23), turfördelning över nämnda område (20). för åstadkommande av väsentligen jämn tempera-

2. Värmningsanordning (1) enligt kravet 1, k ä n - n e t e c k n a d av att nämnda första IR-emitteranord- ning (9, 10) har minst en IR-emitter (ll) med väsentligen parabolisk reflektor (12), vilken är anordnad att avge koncentrerad IR-strålning till nämnda första del (22, 23).

3. Värmningsanordning (1) enligt kravet 1 eller 2, av att nämnda andra IR-emitter- (15) vilken är anordnad k ä n n e t e c k n a d (13, 14) väsentligen elliptisk reflektor har minst en IR-emitter med (16), att avge väsentligen jämnt fördelad IR-strålning till (24).

4. Värmningsänordning enligt kravet 2 i kombination anordning nämnda andra del k ä n n e t e c k n a d av att värmnings- (20) åtminstone vid två (20) med kravet 3, anordningen (l) är anordnad att bestråla ett område hos objektet (21), att objektet (21) motstáende kanter (36, 37) hos nämnda område har god 10 15 20 25 30 35 11 än? 1.48 kylning, samt att stommen (2) (30), har en väsentligen rek- tangulär bas vilken har minst en IR-emitter (11) med väsentligen parabolisk reflektor (12) i närheten av och längs var och en av i ett första par ingående, mot- stående sidor (31, 32) hos basen (30), vilka IR-emittrar (11) är anordnade att bestråla ytan vid resp ifråga- motstående kant (36, 37) (20). enligt kravet 4, varande, hos området k ä n - (36, 37) (24) med mindre god

5. Värmningsanordning (1) n e t e c k n a d av att arean mellan kanterna (20) att basen har en andra del (30) med väsentligen elliptisk reflektor hos området även har minst en IR-emitter (16) och längs var och en av de i ett andra par ingående, (33, 34) (30), är anordnade att avge väsentligen jämnt (15) i närheten av kylning, övriga, motstàende sidorna hos basen vilka (15) fördelad IR-strålning över nämnda area. IR-emittrar

6. Värmningsanordning (1) enligt något av kraven 4- 5, k ä n n e t e c k n a d av att den har en vid basen (30) mellan IR-emittrarna (11, 15) anordnad sekundär- reflektor (8), vilken är anordnad att återreflektera från objektet (21) härrörande IR-strålning mot det område (20) som skall värmas.

7. Värmningsanordning (1) enligt något av kraven 2- 6, k ä n n e t e c k n a d av att den installerade effekten hos IR-emittrarna reflektor (16) effekten hos IR-emittrarna bolisk reflektor (12).

8. Värmningsanordning (1) (15) med väsentligen elliptisk är ca 2 ggr större än den installerade (11) med väsentligen para- enligt något av kraven 1- 7, k ä n n e t e c k n a d av att den tillförda effekten (20) hos objektet (21) ca 4 och 8 kW/m2, varvid värmningsanordningen (1) till det värmda området är mellan företrädesvis är anordnad att användas pà ett avstånd (21)

9. Värmningsanordning (1) från objektet på mellan 0,5 och 0,7 m. enligt något av kraven 4- (15) väsentligen elliptisk reflektor (16) var och en har en 8, k ä n n e t e c k n a d av att IR-emittrarna med 507 148 12 * 10 15 IR-lampa med installerad effekt från 1,8 till 2,2 kW, företrädesvis ca 2 kW, att det inbördes centrumavståndet mellan dessa IR-emittrars (15) reflektorer (16) är från 240 till 360 mm, företrädesvis ca 300 mm, att IR-emitt- rarna (11) med väsentligen parabolisk reflektor (12) var och en har en IR-lampa med installerad effekt från 0,9 till 1,1 kW, företrädesvis ca 1 kW, samt att det inbördes (ll) företrädesvis (11, 15) centrumavståndet mellan sistnämnda IR-emittrars (12) är fràn 373 till 457 mm, varvid området mellan IR-emittrarna reflektorer ca 415 mm, upptas av sekundärreflektorn (8).

10. Värmningsanordning (1) enligt något av kraven 2- 9, k ä n n e t e c k n a d av att den väsentligen ellip- tiska reflektorytan åtminstone delvis väsentligen följer en kurva vars form matematiskt uttryckt är x2/30 + y2/22,5 = 1,0, reflektorytan åtminstone delvis väsentligen följer en 34,7y, och y anges i ett rätvinkligt koordinatsystem. samt att den väsentligen paraboliska kurva vars form matematiskt uttryckt är xz = där x