WO2006072282A1 - Thermische bestrahlungsanordnung zur erwärmung eines bestrahlungsgutes - Google Patents

Thermische bestrahlungsanordnung zur erwärmung eines bestrahlungsgutes Download PDF

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WO2006072282A1
WO2006072282A1 PCT/EP2005/012446 EP2005012446W WO2006072282A1 WO 2006072282 A1 WO2006072282 A1 WO 2006072282A1 EP 2005012446 W EP2005012446 W EP 2005012446W WO 2006072282 A1 WO2006072282 A1 WO 2006072282A1
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WO
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arrangement according
radiation
irradiation arrangement
irradiation
wall
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Application number
PCT/EP2005/012446
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English (en)
French (fr)
Inventor
Josef Eibl
Georg Maier
Martin Preissler
Rolf Wirth
Günther GESELL
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Advanced Photonics Technologies Ag
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Publication date
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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
    • F26B3/30—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by radiation, e.g. from the sun from infrared-emitting elements
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a thermal irradiation arrangement for heating an irradiation material, having at least one high-power radiation source for radiation having a substantial active component in the visible and / or IR and / or UV range, in particular in the region of the near infrared, and at least one with the radiation acted upon wall.
  • irradiation processes are frequently used in industrial environments in which the irradiation material is exposed to electromagnetic radiation with a significant active content in the near infrared (NIR) range, in particular in the wavelength range between 0.8 ⁇ m and 1.5 ⁇ m, and thus heated.
  • NIR near infrared
  • UV or visible radiation is also absorbed by many materials and causes corresponding thermal effects.
  • the material to be irradiated has volatiles, such as solvents in paints or inks.
  • volatiles such as solvents in paints or inks.
  • larger quantities of these high-boiling constituents evaporate from the heated irradiation material. These then settle on the cooler parts of the arrangement, in particular on the cooled wall or on the reflectors. There they run along the walls and / or form encrustations.
  • contamination affects the functionality of the system, for example.
  • the reflectivity of the wall and also endanger the quality of the products when adhering to the wall from the wall dripping condensates or chipping deposits on the irradiation. They are also flammable and, if necessary, generate an explosion hazard.
  • the invention is therefore based on the object of specifying an irradiation arrangement of the generic type, which avoids the impairment of the functionality of the arrangement and the quality of the products produced by evaporating constituents of an irradiation material which condense on the wall, in a simple and cost-effective manner.
  • the invention includes the essential idea to provide a Vorblendelement which is mounted on the wall at a distance.
  • the Vorblendelement has an acted upon by the radiation reflective front side and the wall facing radiating rear side.
  • the reflection and radiation properties of the Vorblendenses are set such that sets a temperature above the temperature of the wall during operation of the irradiation arrangement. This temperature is determined by the thermal equilibrium which results from the absorption of the radiation emitted by the radiation source on the front side and the radiation in the direction of the cooled system parts.
  • the temperature of the Vorblendenses can thus be adjusted in operation so that a condensation of evaporated volatile compounds from the irradiation and thus the formation of encrustations and / or impairing the reflectivity of the elements soiling is prevented or at least limited. If necessary, the influence (convection) of heated process air must also be considered.
  • the front side of the Vorblend 1952s is highly reflective. This is advantageous for the radiation space limiting areas, in which high reflectivity is desired, for example. Due to particularly intense exposure to the radiation.
  • the front side of the Vorblend- element is diffusely reflective. This is advantageous for areas of lower radiation exposure, for example, at the inlet or outlet of a drying plant with conveyor.
  • the rear side of the Vorblend 1952s is blackened. As a result, the radiation and thus the heat dissipation to the cooled system parts is designed particularly efficient.
  • the Vorblendelement is interchangeably mounted. This makes it particularly easy to clean dirty areas of the irradiation arrangement.
  • the Vorblendelement is attached by means of a snap connection or clamp connection.
  • the Vorblendelement comprises a plurality of modules, which are each mounted individually. Thus, only those modules need to be replaced, which are actually dirty.
  • the Vorblendelement via a fastening device, designed as a light support structure with wire sections, in particular of spring wire, attached to the wall, wherein the Vorblendelement is profiled for attachment to wire sections.
  • a fastening device designed as a light support structure with wire sections, in particular of spring wire, attached to the wall, wherein the Vorblendelement is profiled for attachment to wire sections.
  • a fastening device is only a small heat conduction to the actively cooled system parts out.
  • the Vorblendelement aluminum sheet or one or both sides enameled or coated with ceramic steel sheet can be polished on the front side and / or anodized on the back side.
  • Such pre-glare elements are chemically and mechanically resistant, heat-resistant and according to findings of the inventors for the requirements in the operation of inventive irradiation arrangements generally suitable.
  • Vorblendeiement on a metal foil This is inexpensive and can be easily attached or replaced, but is not as strong and stable as massive modules.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a wall section of an irradiation arrangement according to the invention with a fastening device and a prefoaming device;
  • FIG. 2 shows a detail of a side wall of an irradiation arrangement according to the invention with a Vorblendeiement trained as a side reflector.
  • FIG. 1 shows a detail of a wall 11 of a radiation arrangement 10 according to the invention, to which a module 14-1 of a Vorblend electrodes 16 (here partially cut) is fastened via a fastening device 12. Another module 14-2 of the Vorblendimplantations 16 is attached via a further fastening device, not shown, on the wall 11.
  • the wall 11 is designed as a solid support structure for the process or radiation space.
  • Channels 18 are used to pass cooling fluid, such as water, air or a thermal oil.
  • the simplest and therefore most cost-effective solution is water cooling with water at low pressure. Should the temperature of the wall 11 are in operation of the system above 100 ° C, however, the cooling by water at high pressure, air or oil is also possible.
  • the fastening device 12 is designed as a Schneilspannhalterung spring wire.
  • the wire forms two fixed at a central point frame or legs 20, 22.
  • the connection with the wall is realized as a rivet connection 24.
  • the module 14-1 is clamped onto the spring wire frames 20, 22 of the fastening device 12. It has to advantageous on one side of a receiving portion 26 for the spring wire, so that the module 14-1 can be mounted when mounted in the frame 20, 22. By manual pressure, the attachment of the module 14-1 then takes place on the wall 11. The distance between the back of the module 14-1 and the surface of the wall 11 is approximately 2 to 5 millimeters.
  • the clamped module 14-1 can be removed without tools or with a simple tool (eg a screwdriver) with little expenditure of time.
  • FIG. 2 shows a section of a wall 11 'of an irradiation arrangement 10' for a second exemplary embodiment of the invention.
  • the wall 11 ' consists of aluminum extruded profiles and is provided with active water cooling. For this purpose, not visible cooling water channels are pressed into the profile. A connection 27 of a cooling water channel is indicated. Openings 28 allow the joining of the wall 11 'with other, not shown portions of the assembly 10'.
  • a Vorblendelement 16 ' is composed of individual modules, of which the modules 14-3 - 14-5 are indicated. Another module has been removed, so that the module facing surface 29 of the wall 11 'can be seen.
  • the surface 29 is blackened (indicated by hatching) and is thus suitable for the efficient absorption and removal of the heat radiation emitted by the rear side of the Vorblendelements 16 '.
  • the fastening device 12 Unlike in the example shown in Fig. 1, the fastening device 12 'here consists of four frame sections 20' of spring wire for attachment of each module. In each case two of the frame portions 20 'are mounted on the wall 11' via a double rivet connection 24 '.
  • the shape of the modules can be rectangular or square. Other forms are also conceivable, with the form of the modules u.a. for each specific application. from the geometry of the radiation space and the desired handling of the modules results. Differently shaped modules can be combined to form a Vorblendelement.
  • FIG. 3 A third exemplary embodiment of an irradiation arrangement 10 "according to the invention is shown in Fig. 3.
  • Wall sections 11" form an entrance of a radiation tunnel 30.
  • the wall 11 is in turn actively cooled, with a connection 27 'serving to supply and discharge cooling water.
  • the wall sections 11 "of the radiation space 30 are lined with a modularly constructed Vorblendelement 16". Exempted is a bridge or an irradiation area 32, which in the operation of the tunnel 30 by a not formed quartz glass, below which a plurality of NIR emitters 34 is that radiate NIR radiation into the tunnel 30.
  • irradiation material is passed through the radiation tunnel 30 by means of a conveyor belt, not shown.
  • some of the modules of the Vorblendimplantations 16 " for example, the modules 14-6, 14-7, each provided with a shock protection 36. This is advantageous instead of attached to the wall on the modules, for example by Screw in to allow quick and easy replacement of these modules as well.
  • the modules of the Vorblendiatas 16 may differ in the reflection properties of their front pages, so that the modules assume the desired (high) temperatures during operation.
  • the modules 14-8, 14-9 in Fig. 3 consist of highly reflective aluminum sheet taking into account the intense radiation exposure at the location of the modules 14-8, 14-9, while the modules 14-6, 14-7 are made of diffusely reflecting material, such as enamelled sheet steel, to withstand the lower radiation exposure at the location of the modules 14-8, 14-9.
  • the different reflectivities it is achieved that all modules, as compared to the cooled wall 11 ", assume a high temperature and prevent or precipitate components evaporating or outgassing the irradiation material on the Vorblendelement 16" at least greatly reduced.
  • the reflectivity and the radiation capacity of the back of the Vorblendelements can be used by blackening to adjust the temperature. If fastening devices such as the wire-shaped holders shown in FIGS. 1 and 2 are used, the heat conduction through the fastening device can be neglected with regard to the thermal equilibrium of the Vorblendelements (however, a low heat removal by convection will always take place in addition to the heat radiation).
  • the solvents are not or only to a small extent precipitated on the pre-glazing elements lining the wall, but the remain in gaseous form in the interior of the radiation space and can be sucked through a ventilation system.
  • the pollution of the reflective system components is substantially reduced. Cleaning work falls in a correspondingly smaller extent.
  • An irradiation arrangement according to the invention is advantageously usable, for example, in drying installations for drying and / or curing paints.
  • a paint coating applied to a substrate is exposed to radiation in the infrared range and / or in the UV range.
  • the reflectivity of the Vorblendimplantations of the invention can be adapted to the specific wavelength ranges used, so that the element assumes a temperature above the boiling temperature of solvents evaporating from the paint during operation of the system.
  • An irradiation arrangement according to the invention can furthermore advantageously be used in radiation drying installations for drying paints, printing inks, glazes, oils or the like into substances to be permanently introduced into a substrate.
  • the substrate is exposed to radiation which penetrates into the substrate to a certain depth. This causes a drying or hardening of the introduced substances, whereby solvents can be released from the color and / or constituents of the substrate itself.
  • a lining of the radiation space of such a system with the Vorblendelement invention also leads to a significantly reduced pollution and thus lesser standstill.
  • a thermal irradiation arrangement according to the invention can furthermore advantageously be used as a heating section or as part of such in a system for stretch blow molding, for example for the production of PET containers from preforms or preforms.
  • the preforms are heated in a short period of time to a drawing temperature of about 110 ° C. and, in the heated state, fed to a stretch blow mold in which the final shape of the container is formed while supplying compressed air.
  • a drawing temperature of about 110 ° C.
  • a stretch blow mold in which the final shape of the container is formed while supplying compressed air.
  • infrared radiators are often used.
  • Counter and side reflectors are used to generate an optimum for the heating of the preform radiation field. If the reflectors are not formed by the wall itself, but by pre-blend elements according to the invention, the advantages described above with respect to drying installations are also evident here.

Abstract

Thermische Bestrahlungsanordnung (10) zur Erwärmung eines Bestrahlungsgutes, mit mindestens einer Hochleistungs-Strahlungsquelle (34) für Strahlung mit einem wesentlichen Wirkanteil im sichtbaren und/oder IR- und/oder UV-Bereich, insbesondere im Bereich des nahen Infrarot, und mindestens einer mit der Strahlung beaufschlagten Wandung (11), mit einem auf der Wandung (11) mit Abstand angebrachten Vorblendelement (16) mit einer von der Strahlung beaufschlagten reflektierenden Vorderseite und einer der Wandung (11) zugewandten abstrahlenden Rückseite.

Description

Thermische Bestrahlungsanordnung zur Erwärmung eines Bestrahlungsgutes
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine thermische Bestrahlungsanordnung zur Erwärmung eines Bestrahlungsgutes, mit mindestens einer Hochleistungs-Strahlungsquelle für Strahlung mit einem wesentlichen Wirkanteil im sichtbaren und/oder IR- und/oder UV- Bereich, insbesondere im Bereich des nahen Infrarot, und mindestens einer mit der Strahlung beaufschlagten Wandung.
Zur thermischen Behandlung von Oberflächen, Bearbeitung von Materialien und Hersteilung von Verbundwerkstoffen werden im industriellen Umfeld vielfach Bestrahlungsverfahren angewendet, bei denen das Bestrahlungsgut mit elektromagnetischer Strahlung mit einem wesentlichen Wirkanteil im Bereich des nahen Infrarot (NIR), insbesondere im Wellenlängenbereich zwischen 0,8 μm und 1,5 μm, be- aufschlagt und so erwärmt wird. Strahlung im UV- oder sichtbaren Bereich wird jedoch von vielen Materialien ebenfalls absorbiert und ruft entsprechende thermische Wirkungen hervor.
Bekannt ist bspw. der Einsatz von Bestrahlungsanordnungen zum Trocknen von La- cken, etwa Flüssig- oder auch Pulverlacken, auf Metall, Holz, Papier oder Kunststoffen, vgl. die Patentschriften DE 100 48 361 Cl oder DE 101 08 926 Cl der Anmelderin. Auch zum Trocknen von Farben, Druckfarben, Lasuren oder Ölen wird das beschichtete Substrat vielfach mit einer Strahlung beaufschlagt, die in die Be- schichtung und teilweise auch in das Substrat eindringt; für weitere Informationen hierzu sei etwa auf das Patent DE 100 38 896 B4 der Anmelderin verwiesen. Auch zur Streckblasformung von Kunststoffprodukten, bspw. PET-Behältern, werden entsprechende Preforms mit Strahlung beaufschlagt; Details finden sich etwa in der Patentschrift DE 197 36 462 C2 der Anmelderin.
Bei der Realisierung von Applikationen von im nahen Infrarot arbeitenden Bestrahlungsanordnungen werden vielfach Gegenreflektoren auf der der Strahlungsquelle abgewandten Seite des Bearbeitungsgegenstandes und/oder Seitenreflektoren, ggfs. zur Ausbildung eines im wesentlichen geschlossenen Strahlungsraumes, vorgesehen. Dies gilt insbesondere für Applikationen zur Bestrahlung eines schnell geförderten Bearbeitungsgegenstandes, wie einer Papierbahn, einer Kunststofffolie, eines Metallbandes, eines Elastomerprofiles oder von Preforms o. ä. Hierdurch ergeben sich wesentliche Verbesserungen beim behandelten Produkt und in der Prozessführung. Die Reflektoren bilden Wandungen der Bestrahlungszone bzw. des Strahlungsraumes. Entsprechende Anordnungen sind bspw. den Patenten DE 198 07 643 C2 und DE 198 57 044 C2 sowie den Offenlegungsschriften DE 100 51 641 Al und DE 100 51 642 Al der Anmelderin zu entnehmen.
Im Betrieb, insbesondere bei Anwendung hoher Strahlungsflussdichten (von 200 kW/m2 und mehr) erweist sich eine aktive Kühlung der Gegenreflektoren und vielfach auch von Seitenreflektoren als wesentlich, um die durch die Emitter einge- tragene Wärme aus dem Strahlungsraum abzuführen. Trotz hohen Reflexionsgrades nehmen die Reflektoren nämlich soviel Strahlungsenergie in Form von Wärme auf, dass ihre Formtreue bei längerem Einsatz ohne aktive Kühlung nicht ohne weiteres gewährleistet ist.
Sehr häufig weist das Bestrahlungsgut flüchtige Bestandteile auf, wie etwa Lösungsmittel in Lacken oder Farben. Bei vielen Applikationen dampfen aus dem erwärmten Bestrahlungsgut größere Mengen dieser hochsiedenden Bestandteile ab. Diese setzen sich sodann an den kühleren Teilen der Anordnung ab, insbesondere an der gekühlten Wandung bzw. an den Reflektoren. Dort laufen sie an den Wän- den entlang und/oder bilden Verkrustungen. Derartige Verschmutzungen beeinträchtigen die Funktionsfähigkeit der Anlage, bspw. die Reflexionsfähigkeit der Wandung, und gefährden auch die Qualität der Produkte, wenn von der Wandung heruntertropfende Kondensate oder abplatzende Ablagerungen auf dem Bestrahlungsgut anhaften. Sie sind zudem feuergefährlich und erzeugen ggfs. Explosions- gefahr. Somit werden Reinigungs- und Polierarbeiten erforderlich, die zeit- und personalaufwendig sind und einen längeren Anlagenstillstand und entsprechende Kosten bedingen. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Bestrahlungsanordnung der gattungsgemäßen Art anzugeben, welche die Beeinträchtigung der Funktionsfähigkeit der Anordnung sowie der Qualität der erzeugten Produkte durch abdampfende Bestandteile eines Bestrahlungsgutes, die an der Wandung kondensieren, auf ein- fache und kostengünstige Weise vermeidet.
Diese Aufgabe wird durch eine Bestrahlungsanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Die Erfindung schließt den wesentlichen Gedanken ein, ein Vorblendelement vorzusehen, welches auf der Wandung mit Abstand angebracht ist. Das Vorblendelement weist eine von der Strahlung beaufschlagte reflektierende Vorderseite und eine der Wandung zugewandte abstrahlende Rückseite auf.
Speziell sind die Reflexions- und Abstrahleigenschaften des Vorblendelementes derart festgelegt, dass sich im Betrieb der Bestrahlungsanordnung eine Temperatur oberhalb der Temperatur der Wandung einstellt. Diese Temperatur bestimmt sich aus dem thermischen Gleichgewicht, das sich durch die Absorption der von der Strahlungsquelle emittierten Strahlung auf der Vorderseite und die Abstrahlung in Richtung auf die gekühlten Anlagenteile einstellt. Die Temperatur des Vorblendelementes kann somit im Betrieb so eingestellt werden, dass eine Kondensation abgedampfter flüchtiger Verbindungen aus dem Bestrahlungsgut und somit die Bildung von Verkrustungen und/oder von die Reflexionsfähigkeit der Elemente beeinträchtigenden Verschmutzungen verhindert oder zumindest eingeschränkt wird. Dabei ist ggfs. auch der Einfluss (Konvektion) von erwärmter Prozessluft zu berücksichtigen.
In einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bestrahlungsanordnung ist die Vorderseite des Vorblendelementes hochreflektierend. Dies ist für den Strahlungsraum begrenzende Bereiche vorteilhaft, bei der hohe Reflektivität erwünscht ist, bspw. aufgrund besonders intensiver Beaufschlagung mit der Strahlung. Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Vorderseite des Vorblend- elementes diffus reflektierend. Dies ist für Bereiche geringerer Strahlenbelastung vorteilhaft, bspw. am Ein- bzw. Auslauf einer Trocknungsanlage mit Fördereinrichtung. In weiteren Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Bestrahlungsanord- nung ist die Rückseite des Vorblendelementes geschwärzt. Hierdurch wird die Abstrahlung und damit die Wärmeabfuhr auf die gekühlten Anlagenteile besonders effizient gestaltet.
Für eine Vielzahl praktischer Anwendungen bevorzugt sind Ausführungsformen der Erfindung, bei denen das Vorblendelement auswechselbar angebracht ist. Hierdurch gestaltet sich eine Reinigung verschmutzter Bereiche der Bestrahlungsanordnung besonders einfach. In bevorzugten Ausgestaltungen dieser Ausführungsformen ist das Vorblendelement mittels einer Schnappverbindung oder Klemmverbindung angebracht.
Bei weiterhin vorteilhaften Ausführungsformen umfasst das Vorblendelement eine Mehrzahl von Modulen, die jeweils einzeln angebracht sind. Somit brauchen nur diejenigen Module ausgewechselt werden, die tatsächlich verschmutzt sind.
Bevorzugt ist das Vorblendelement über eine Befestigungseinrichtung, ausgebildet als leichte Tragstruktur mit Draht-Abschnitten, insbesondere aus Federdraht, an der Wandung angebracht, wobei das Vorblendelement zur Befestigung an Draht- Abschnitten profiliert ist. Über eine derartige Befestigungseinrichtung erfolgt nur eine geringe Wärmeleitung zu den aktiv gekühlten Anlagenteilen hin. Somit kann die Festlegung der Betriebstemperatur des Vorblendelements auf einfache und vorhersehbare Weise über die Festlegung der Reflexions- und Abstrahleigenschaften erfolgen.
In bevorzugten Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Bestrahlungsanord- nung weist das Vorblendelement Aluminiumblech oder ein- oder beidseitig emailliertes oder mit Keramik beschichtetes Stahlblech auf. Vorteilhaft kann das Aluminiumblech vorderseitig poliert und/oder rückseitig anodisiert sein. Derartige Vor- blendelemente sind chemisch und mechanisch widerstandsfähig, hitzebeständig und nach Erkenntnissen der Erfinder für die Anforderungen im Betrieb erfindungsgemäßer Bestrahlungsanordnungen allgemein geeignet.
Bei weiteren, besonders einfachen und kostengünstigen Ausführungsformen der Er- findung weist das Vorblendeiement eine Metallfolie auf. Diese ist preisgünstig und kann auf einfache Weise angebracht bzw. ausgetauscht werden, ist allerdings nicht so belastbar und standfest wie etwa massive Module.
Weitere Vorteile und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nach- folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der Figuren. Von diesen zeigen:
Fig. 1 in schematischer Darstellung einen Wandungsausschnitt einer erfindungsgemäßen Bestrahlungsanordnung mit einer Befestigungseinrich- tung und einem Vorblendeiement;
Fig. 2 einen Ausschnitt einer Seitenwandung einer erfindungsgemäßen Bestrahlungsanordnung mit als Seitenreflektor ausgebildetem Vorblendeiement;
Fig. 3 der Eingang eines Strahlungstunnels einer erfindungsgemäßen NIR-
Bestrahlungsanordnung mit Strahlungsquelle und Vorblendelementen.
Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt einer Wandung 11 einer erfindungsgemäßen Bestrah- lungsanordnung 10, an der über eine Befestigungseinrichtung 12 ein (hier teilweise aufgeschnitten dargestelltes) Modul 14-1 eines Vorblendelementes 16 befestigt ist. Ein weiteres Modul 14-2 des Vorblendelementes 16 ist über eine weitere, nicht gezeigte Befestigungseinrichtung an der Wandung 11 befestigt.
Die Wandung 11 ist als massive Tragstruktur für den Prozess- bzw. Strahlungsraum ausgeführt. Kanäle 18 dienen der Durchleitung von Kühlfluid, etwa Wasser, Luft oder einem Thermoöl. Die einfachste und damit kostengünstigste Lösung ist die Wasserkühlung mit Wasser bei geringem Druck. Soll die Temperatur der Wandung 11 im Betrieb der Anlage über 100° C liegen, ist jedoch die Kühlung durch Wasser bei hohem Druck, Luft oder Öl ebenso möglich.
Die Befestigungseinrichtung 12 ist als Schneilspannhalterung aus Federdraht aus- geführt. Der Draht bildet zwei an zentraler Stelle fixierte Rahmen oder Schenkel 20, 22. Die Verbindung mit der Wandung ist als Nietverbindung 24 realisiert.
Vielfältige Abweichungen von der in Fig. 1 gezeigten Ausführung der Befestigungseinrichtung 12 sind denkbar. So kann statt der beiden Rahmen 20, 22 aus Feder- draht nur ein Rahmen oder es können mehr als zwei Rahmen vorliegen. Diese können über zwei oder mehr Verbindungen an der Wandung angebracht sein; statt über Niete, wie in Fig. 1 gezeigt, können auch Schraubverbindungen oder andere Verbindungsarten verwendet werden.
Das Modul 14-1 wird auf die Federdraht-Rahmen 20, 22 der Befestigungseinrichtung 12 aufgeklemmt. Es hat dazu vorteilhaft auf einer seiner Seiten einen Aufnahmebereich 26 für den Federdraht, so dass das Modul 14-1 beim Anbringen in die Rahmen 20, 22 eingehängt werden kann. Durch manuellen Druck erfolgt sodann die Befestigung des Moduls 14-1 an der Wandung 11. Der Abstand zwischen der Rückseite des Moduls 14-1 und der Oberfläche der Wandung 11 beträgt ca. 2 - 5 Millimeter.
Das aufgeklemmte Modul 14-1 kann entweder werkzeuglos oder mit einem einfachen Werkzeug (bspw. einem Schraubendreher) mit geringem Zeitaufwand abge- nommen werden.
Der Aufnahmebereich 26 wird durch eine geeignete Profilierung des Moduls 14-1 bei dessen Herstellung ausgebildet. Ein Aufklemmen der Module ist jedoch auch ohne einen derartigen Aufnahmebereich möglich. Ebenso sind auch andere Profilie- rungen denkbar, die bspw. zu einem Aufschieben oder einem Aufschnappen der Module auf die Befestigungseinrichtungen führen. In Fig. 2 ist zu einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung ein Ausschnitt einer Wandung 11' einer Bestrahlungsanordnung 10' gezeigt. Die Wandung 11' besteht aus Aluminium-Strangpressprofilen und ist mit aktiver Wasserkühlung versehen. Hierzu sind nicht sichtbare Kühlwasserkanäle in das Profil eingepresst. Ein Anschluss 27 eines Kühlwasserkanals ist angedeutet. Öffnungen 28 ermöglichen das Zusammenfügen der Wandung 11' mit weiteren, nicht gezeigten Abschnitten der Anordnung 10'.
Ein Vorblendelement 16' ist aus einzelnen Modulen zusammengesetzt, von denen die Module 14-3 - 14-5 angedeutet sind. Ein weiteres Modul ist entfernt worden, so dass die den Modulen zugewandte Oberfläche 29 der Wandung 11' erkennbar ist. Die Oberfläche 29 ist geschwärzt (durch Schraffur angedeutet), und ist so zur effizienten Absorption und Abführung der von der Rückseite des Vorblendelements 16' abgegebenen Wärmestrahlung geeignet.
Anders als in dem in Fig. 1 gezeigten Beispiel besteht die Befestigungseinrichtung 12' hier aus vier Rahmenabschnitten 20' aus Federdraht zur Befestigung je eines Moduls. Jeweils zwei der Rahmenabschnitte 20' sind über eine doppelte Nietverbindung 24' an der Wandung 11' angebracht. In den beiden Ausführungsbeispielen ist gezeigt, dass die Form der Module rechteckig oder quadratisch sein kann. Andere Formen sind ebenso denkbar, wobei sich für jeden konkreten Anwendungsfall die Form der Module u.a. aus der Geometrie des Strahlungsraumes sowie der gewünschten Handhabbarkeit der Module ergibt. Unterschiedlich geformte Module können zu einem Vorblendelement kombiniert werden.
In Fig. 3 ist ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Bestrahlungsanordnung 10" gezeigt. Wandungsabschnitte 11" bilden einen Eingang eines Strahlungstunnels 30. Die Wandung 11" ist wiederum aktiv gekühlt, wobei ein Anschluss 27' zur Zu- bzw. Abführung von Kühlwasser dient.
Die Wandungsabschnitte 11" des Strahlungsraumes 30 sind mit einem modulartig aufgebauten Vorblendelement 16" ausgekleidet. Ausgenommen ist eine Brücke bzw. ein Einstrahlungsbereich 32, der im Betrieb des Tunnels 30 durch eine nicht eingezeichnete Quarzglasscheibe gebildet wird, unter der eine Mehrzahl von NIR- Emittern 34 liegt, die NIR-Strahlung in den Tunnel 30 einstrahlen.
Im Betrieb wird Bestrahlungsgut durch den Strahlungstunnel 30 mittels eines nicht eingezeichneten Förderbandes geführt. Um ein Berühren des Bandes zu vermeiden, sind einige der Module des Vorblendelementes 16", bspw. die Module 14-6, 14-7, jeweils mit einem Berührschutz 36 versehen. Dieser ist vorteilhaft statt an der Wandung an den Modulen angebracht, beispielsweise durch Verschrauben, um ein einfaches und schnelles Auswechseln auch dieser Module zu ermöglichen.
Die Module des Vorblendelementes 16" können sich in den Reflexionseigenschaften ihrer Vorderseiten unterscheiden, so dass die Module im Betrieb die gewünschten (hohen) Temperaturen annehmen. So können bspw. die Module 14-8, 14-9 in Fig. 3 aus hochreflektierendem Aluminiumblech bestehen, wobei die intensive Strahlenbelastung am Ort der Module 14-8, 14-9 berücksichtigt wird, während die Module 14-6, 14-7 aus diffus reflektierendem Material, etwa emailliertem Stahlblech, bestehen, um der geringeren Strahlenbelastung am Ort der Module 14-6, 14-7 Rechnung zu tragen. Über das unterschiedliche Reflexionsvermögen wird erreicht, dass alle Module im Vergleich zur gekühlten Wandung 11" eine hohe Tem- peratur annehmen und ein Niederschlagen von aus dem Bestrahlungsgut abdampfenden oder ausgasenden Bestandteilen auf dem Vorblendelement 16" verhindert oder zumindest stark verringert wird.
Neben der Reflektivität kann auch das Abstrahlungsvermögen der Rückseite des Vorblendelements durch Einschwärzung zur Einstellung der Temperatur verwendet werden. Werden Befestigungseinrichtungen wie die in den Figuren 1 und 2 gezeigten, drahtförmigen Halterungen verwendet, kann die Wärmeleitung durch die Befestigungseinrichtung im Hinblick auf das thermische Gleichgewicht des Vorblendelements vernachlässigt werden (allerdings wird stets neben der Wärmeabstrah- lung eine geringe Wärmeabfuhr durch Konvektion erfolgen).
Im Betrieb der Anlage schlagen sich somit die Lösungsmittel nicht oder nur in geringem Maße auf den die Wandung auskleidenden Vorblendelementen nieder, son- dem verbleiben in Gasform im Inneren des Strahlungsraums und können durch eine Belüftungsanlage abgesaugt werden. Gegenüber bekannten Anlagen ist damit die Verschmutzung der reflektierenden Anlagenteile wesentlich vermindert. Reinigungsarbeiten fallen in entsprechend geringerem Umfang an.
Die Behandlung dennoch auftretender Verschmutzungen gestaltet sich darüber hinaus wesentlich einfacher, da die verschmutzten Module des Vorblendelementes nicht gereinigt und poliert, sondern lediglich ausgetauscht werden. Insgesamt verkürzen sich somit die Stillstandszeiten wesentlich. Entnommene Module können aber nach Art und Grad der Verschmutzung, ggf. auch außerhalb der Anlage gereinigt und später wiederverwendet werden.
Eine erfindungsgemäße Bestrahlungsanordnung ist vorteilhaft bspw. in Trocknungsanlagen zum Trocknen und/oder Härten von Lacken verwendbar. Hierbei wird eine auf ein Substrat aufgebrachte Lackbeschichtung mit Strahlung im Infrarotbereich und/oder im UV-Bereich beaufschlagt. Die Reflektivität des Vorblendelementes der Erfindung kann an die jeweils konkret verwendeten Wellenlängenbereiche angepasst werden, so dass das Element im Betrieb der Anlage eine Temperatur oberhalb der Siedetemperatur von aus dem Lack verdampfenden Lösungsmitteln annimmt.
Eine Bestrahlungsanordnung gemäß der Erfindung kann weiterhin vorteilhaft in Strahlungstrocknungsanlagen zum Trocknen von Farben, Druckfarben, Lasuren, Ölen oder dergleichen in ein Substrat dauerhaft einzubringenden Stoffe verwendet werden. Das Substrat wird mit Strahlung beaufschlagt, die bis in eine bestimmte Tiefe in das Substrat eindringt. Hierdurch wird eine Trocknung bzw. Härtung der eingebrachten Stoffe verursacht, wobei Lösungsmittel aus der Farbe und/oder Bestandteile des Substrates selbst freiwerden können. Eine Auskleidung des Strahlungsraumes einer derartigen Anlage mit dem erfindungsgemäßen Vorblendelement führt auch hier zu einer erheblich verringerten Verschmutzung und damit geringerem Stillstand. Eine thermische Bestrahlungsanordnung gemäß der Erfindung kann weiterhin vorteilhaft Verwendung als Erwärmungsstrecke oder als Teil einer solchen in einer Anlage zur Streckblasformung finden, beispielsweise zur Herstellung von PET-Behält- nissen aus Vorformlingen bzw. Preforms. Hierbei werden die Preforms in einer kur- zen Zeitspanne auf eine Verstrecktemperatur von etwa 1100C erwärmt und im erwärmten Zustand einer Streckblasform zugeführt, in der unter Zuführung von Druckluft die endgültige Form des Behälters ausgeformt wird. Zur Erwärmung werden häufig Infrarotstrahler verwendet. Gegen- und Seitenreflektoren dienen zur Erzeugung eines für die Erwärmung der Preforms optimalen Strahlungsfeldes. Wer- den die Reflektoren nicht durch die Wandung selbst, sondern durch erfindungsgemäße Vorblendelemente gebildet, ergeben sich auch hier die oben in Bezug auf Trocknungsanlagen geschilderten Vorteile.
Die Ausführung der Erfindung ist nicht auf diese Beispiele sowie die oben hervor- gehobenen Aspekte beschränkt, sondern im Rahmen der Ansprüche ebenso in einer Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachgemäßen Handelns liegen.
Bezugszeichenliste
10, 10', 10" Bestrahlungsanordnung
11, 11', 11" Wandung
12, 12' Befestigungseinrichtung 14-1 - 14-9 Module 16, 16', 16" Vorblendelemente
18 Kühlfluid-Kanäle
20, 20', 22 Rahmen aus Federdraht
24, 24' Nietverbindungen
26 Aufnahmebereich 27, 27' Kühlwasseranschluss
28 Öffnungen zum Zusammenfügen
29 Oberfläche der Wandung
30 Strahlungstunnel Einstrahlungsbereich
NIR-Emitter
Berührschutz

Claims

Patentansprüche
1. Thermische Bestrahlungsanordnung zur Erwärmung eines Bestrahlungsgutes, mit mindestens einer Hochleistungs-Strahlungsquelle für Strahlung mit ei- nem wesentlichen Wirkanteil im sichtbaren und/oder IR- und/oder UV-Bereich, insbesondere im Bereich des nahen Infrarot, und mindestens einer mit der Strahlung beaufschlagten Wandung, g e ke n n ze i c h n et d u rc h ein auf der Wandung mit Abstand angebrachtes Vorblendelement mit einer von der Strahlung beaufschlagten reflektierenden Vorderseite und einer der
Wandung zugewandten abstrahlenden Rückseite.
2. Bestrahlungsanordnung nach Anspruch 1, d a d u rc h g e ke n n z e i c h n et, dass die Reflexions- und Abstrahleigenschaften des Vorblendelementes derart festgelegt sind, dass sich im Betrieb der Bestrahlungsanordnung eine Temperatur oberhalb der Temperatur der Wandung einstellt.
3. Bestrahlungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, d a d u rc h g e ke n n ze i c h net, dass die Vorderseite des Vorblendelementes hochreflektierend ist.
4. Bestrahlungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u rc h g eke n n z e i c h n et, dass die Vorderseite des Vorblendelementes diffus reflektierend ist.
5. Bestrahlungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u rch g eke n n ze i c h n et, dass die Rückseite des Vorblendelementes geschwärzt ist.
6. Bestrahlungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u rch g eke n nze i c h net, dass das Vorblendelement auswechselbar angebracht ist.
7. Bestrahlungsanordnung nach Anspruch 6, d a d u rc h g e ke n n ze i c h n e t, dass das Vorblendelement mittels einer Schnappverbindung oder Klemmverbin- düng angebracht ist.
8. Bestrahlungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u rc h g e ke n n ze i c h n et, dass das Vorblendelement eine Mehrzahl von Modulen umfasst, die jeweils einzeln angebracht sind.
9. Bestrahlungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, g e ke n n ze i c h net d u rc h eine Befestigungseinrichtung, ausgebildet als leichte Tragstruktur mit Draht- Abschnitten, insbesondere aus Federdraht, wobei das Vorblendelement zur
Befestigung an Draht-Abschnitten profiliert ist.
10. Bestrahlungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u rch g e ke n n ze i c h n et, dass das Vorblendelement Aluminiumblech oder ein- oder beidseitig emailliertes oder mit Keramik beschichtetes Stahlblech aufweist.
11. Bestrahlungsanordnung nach Anspruch 10, d a d u rch g e ken n ze i c h n et, dass das Aluminiumblech vorderseitig poliert und/oder rückseitig anodisiert ist.
12. Bestrahlungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u rch g e ken n ze i c h n et, dass das Vorblendelement eine Metallfolie aufweist.
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