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WO2016124279A1 - Vorrichtung zur bestrahlung eines zylinderförmigen substrats - Google Patents

Vorrichtung zur bestrahlung eines zylinderförmigen substrats Download PDF

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Publication number
WO2016124279A1
WO2016124279A1 PCT/EP2015/079380 EP2015079380W WO2016124279A1 WO 2016124279 A1 WO2016124279 A1 WO 2016124279A1 EP 2015079380 W EP2015079380 W EP 2015079380W WO 2016124279 A1 WO2016124279 A1 WO 2016124279A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
radiator
segments
main
plenum chamber
central axis
Prior art date
Application number
PCT/EP2015/079380
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Lotta Gaab
christian POPPE
Sven Linow
Original Assignee
Heraeus Nobelight Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Heraeus Nobelight Gmbh filed Critical Heraeus Nobelight Gmbh
Priority to CN201580075273.5A priority Critical patent/CN107206641A/zh
Priority to JP2017541033A priority patent/JP2018504299A/ja
Priority to KR1020177024514A priority patent/KR20170110666A/ko
Priority to EP15816121.6A priority patent/EP3253546A1/de
Priority to US15/547,843 priority patent/US20180029254A1/en
Publication of WO2016124279A1 publication Critical patent/WO2016124279A1/de

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C35/00—Heating, cooling or curing, e.g. crosslinking or vulcanising; Apparatus therefor
    • B29C35/02—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould
    • B29C35/08—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould by wave energy or particle radiation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B29C35/08—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould by wave energy or particle radiation
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    • B29C35/08—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould by wave energy or particle radiation
    • B29C35/0805—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould by wave energy or particle radiation using electromagnetic radiation
    • B29C2035/0822—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould by wave energy or particle radiation using electromagnetic radiation using IR radiation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
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    • B29C35/02—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould
    • B29C35/08—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould by wave energy or particle radiation
    • B29C35/0805—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould by wave energy or particle radiation using electromagnetic radiation
    • B29C2035/0827—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould by wave energy or particle radiation using electromagnetic radiation using UV radiation

Definitions

  • the present invention relates to a device for irradiating a cylindrical substrate, comprising a cylindrical irradiation space having a central axis, and a radiator unit extending around the irradiation space.
  • the present invention relates to a segment for use in a device for irradiating a cylindrical substrate.
  • Such devices are used in particular for the irradiation of strand-like substrates, for example in the processing of fibers or yarns into fiber composite materials. They can be used in particular in the production of pultruded fiber composite profiles.
  • State of the art
  • Known devices that are used to irradiate elongated, cylindrical substrates often have a design adapted to the shape of the substrate. They comprise a cylindrical irradiation space and a radiation source for irradiating a substrate present in the irradiation space.
  • the substrate to be irradiated is often continuously supplied to the irradiation room in these devices.
  • Conventional irradiation devices therefore have passage openings for the passage of the substrate.
  • the substrate is supplied to the irradiation space via a transverse side of the cylindrical irradiation space, irradiated in the irradiation space and finally led out of the irradiation space on the opposite transverse side.
  • a radiation source emitters can be used with different emission spectra, such as infrared emitters or UV emitters.
  • One possible uniform heating of the substrate is made possible when the radiation source has an annular radiator tube, and the substrate is guided in a central region of the radiator tube ring.
  • An irradiation device of the type mentioned is known from DE 10 201 1017 328 A1.
  • This irradiation device can be used in the processing of yarns into a fiber composite.
  • To produce the fiber composite it is necessary to heat the yarns in a contact area beforehand.
  • In order to allow uniform heating of the yarns they are passed through a heating zone formed by a plurality of annular infrared radiators.
  • Such radiators are also referred to as omega emitters; they extend around the substrate to be irradiated.
  • Annular radiators have the disadvantage that they can not be opened. This makes access to the substrate difficult, especially during maintenance and repair work.
  • the radiant power of the ring radiator varies only limited and adapted to the new manufacturing process; they are therefore poorly scalable.
  • An exchange of ring radiators is expensive for the reasons mentioned above.
  • a juxtaposition of annular radiators has constructive disadvantages. This is particularly the case when the space available for positioning the annular radiators is limited, confined or difficult to access.
  • the invention is therefore based on the object of specifying an irradiation device for irradiating cylindrical substrates, which can be easily and quickly converted and which moreover enables a uniform irradiation of the substrate.
  • the invention is based on the object of providing a segment for use in an irradiation device which permits homogeneous heating of the substrate.
  • the radiator unit is formed of several interconnected segments, the segments each having an optical main radiator with an illuminated radiator tube section, with respect to the central axis is curved outward, and wherein the radiator pipe sections are arranged in a common, perpendicular to the central axis radiating plane.
  • the irradiation device is designed for the uniform irradiation of cylindrical substrates.
  • Cylindrical substrates are elongated, for example, strand-like substrates which have a comparatively small diameter compared to their length; they have a substrate longitudinal axis.
  • a uniform irradiation in an irradiation plane perpendicular to the longitudinal axis of the substrate is generally desirable.
  • the requirements for the homogeneity of the irradiation are particularly high, for example, when the substrate to be irradiated, which is to be heated, itself has a low thermal conductivity, since in such substrates uneven irradiation can be compensated only to a limited extent by heat conduction in the substrate. As a result, temperature differences in the substrate are observed.
  • Substrates with low thermal conductivity are, for example, ceramics, plastics, fiber-reinforced plastics with fibers of glass, carbon or basalt and a matrix of thermosets or thermoplastics, in particular of polyamide (PA), polypropylene (PP) or polystyrene (PS).
  • the radiator unit is modularly constructed from a plurality of circular segments.
  • Each of the segments has at least one main radiator. They can be assembled into a quasi-annular radiator complex.
  • the segments may be identical or different.
  • the segments may differ in their main radiators, their radiant power or the emitted radiation spectrum. Thanks to their modular design, the segments can be removed as required from the spotlight unit, replaced with other segments or reinstalled.
  • they allow a variable structure of the emitter unit, the setting of a specific radiation power or a special emission spectrum and are therefore suitable for rapid adaptation of the emitter unit to a modified irradiation process or a modified substrate to be irradiated. At the same time a quick and easy maintenance of the irradiation device is made possible.
  • the segments each have an optical main radiator with an illuminated radiator tube section, which is curved outward as viewed from the central axis, the most uniform possible spacing of the substrate surface from the radiator tube of the main radiator is made possible.
  • the most uniform possible spacing is accompanied by a uniform irradiation of the substrate.
  • a radiator tube curved outwards around the central axis is a good approximation for different cross-sectional shapes of the cylindrical substrate.
  • the term "cylindrical" is not limited to shapes having a circular cross-section, both in relation to the substrate and in terms of the irradiation space, and also encompasses deviating cross-sectional shapes. For example, oval, rectangular, square or polygonal cross-sectional shapes. Particularly good results with regard to a uniform irradiation of the substrate can be achieved if the curvature of the illuminated radiator tube section is adapted to the cross-sectional shape of the substrate to be irradiated.
  • the provision of curved radiators has the advantage that the distances from the substrate to the radiator tubes are as uniform as possible and have smaller deviations.
  • an approximation to the ring shape could be achieved by providing a large number of radiators, it should be noted that an annular arrangement of multiple radiators is associated with a lower energy efficiency.
  • the area of the emitter tube ends is regularly unlit in these emitters. As a result, the substrate is alternately surrounded by illuminated and non-illuminated sections, which impairs uniform irradiation of the substrate.
  • the radiator pipe sections of the plurality of segments are arranged in a common radiator plane extending perpendicularly to the central axis, a circumferentially uniform irradiation of the substrate is ensured relative to the substrate.
  • an additional optical emitter is arranged between the illuminated emitter tube sections of adjacent segments.
  • the main radiator of each segment has an illuminated and at least one unlit radiator tube section.
  • the illuminated radiator pipe sections of adjacent segments are brought as close as possible to each other, for example by the radiator pipes transition region are angled from the illuminated to the unlit radiator pipe section.
  • the illuminated radiator tube sections of adjacent main radiators do not directly adjoin one another. hereby In the segment connection points, lower irradiation intensities are regularly achieved than in a central section of the illuminated radiation tube section, whereby the uniformity of the irradiation can be impaired.
  • each additional radiator is arranged in areas of low irradiation intensity, which compensates the intensity drop of the main radiator in these areas.
  • the minimum number of auxiliary radiators thus corresponds to the number of segments.
  • Additional emitters can be, for example, spotlights or spotlights. They can be controlled either together with or independently of the main radiators.
  • the irradiation device has a regulating / control device with which the power of the additional radiators can be set as a function of the power of the main radiators (master-slave concept).
  • master-slave concept a simple and rapid adaptation of the irradiance to different substrates via an adjustment of the radiant power of the main radiator is made possible without a separate adjustment of the power of the additional radiator is required.
  • the irradiation device has a means for detecting a process variable, wherein the radiant power of the main and / or auxiliary radiators is a function of the detected process variable.
  • a suitable process variable is, for example, the temperature of the substrate.
  • the segments each have a first and a second end for releasable connection to an adjacent segment, and if the additional radiator is arranged at the first end.
  • Segments that are detachably connectable to each other can be assembled quickly and easily. This is especially true when the composite segments form an annular radiator unit. In this way, individual segments can be removed or replaced from the radiator unit.
  • the detachable connection is designed so that a use of a tool for producing and / or releasing the connection is not necessary.
  • Each segment is equipped with the at least one additional radiator, which is thus mounted together with the segment and its power supply and control takes place on the relevant segment. Characterized in that the segments have two ends for connection to an adjacent element, the combination of a plurality of segments is possible with each other. In the simplest case, however, two elements are connected together to form a substantially annular structure.
  • auxiliary radiator is arranged at one end of the segment, an additional radiator can be dispensed with in the adjacent segment assigned to this end. In addition, this allows a simple modular design of the radiator unit.
  • the additional radiator has a parallel to the central axis extending, illuminated auxiliary radiator radiator tube section.
  • the auxiliary radiator radiator tube section is elongated with a longitudinal axis extending parallel to the central axis. Relative to the longitudinal axis of the additional radiator emits primarily optical radiation in the radial direction.
  • the elongated field on the substrate irradiated by the auxiliary radiator can overlap with the irradiation fields of the main radiators on the substrate; it is for that Compensation of a conditional by the arrangement of the main radiator uneven irradiation of the substrate suitable.
  • the auxiliary radiator radiator tube section has a length in the range of 20 mm to 100 mm.
  • the length of the auxiliary radiator tube section affects the maximum irradiance that can be achieved with the auxiliary radiator.
  • An auxiliary radiator with a length of less than 20 mm can only compensate for irradiation inhomogeneities on the substrate to a limited extent.
  • An additional radiator radiator tube section with a length of more than 100 mm affects the compact design of the device according to the invention.
  • the main radiator and the spot radiator are infrared radiators.
  • Infrared radiators are used for heating and drying processes; They are particularly suitable for forming materials such as metals, glass or thermoplastics. It has proved to be advantageous if the illuminated radiator tube section extends over an arc angle in the range from 1/2 ⁇ radians to 2/3 ⁇ radians relative to the central axis.
  • the size of the illuminated radiator tube section of the main radiator influences the homogeneity of the irradiation and the number of segments. Since each segment has a main radiator, three or four segments can be provided at an arc angle in the above-mentioned range. With more than four segments, the energy efficiency of the device and the mechanical stability of the radiator unit may be compromised. Preferably, three segments are provided. This has the advantage that, on the one hand, a good energy efficiency and, on the other hand, an opening of the radiator unit in a large area is made possible. In a further advantageous embodiment of the device according to the invention it is provided that the segments are independently controllable.
  • the segments have a cooling unit for cooling the main radiator, wherein the cooling unit comprises a flowing through a cooling fluid bare plenum chamber with a main radiator facing away from the main radiator and side, and if in the plenum chamber is provided with a means for guiding the cooling fluid to the side of the plenum chamber facing the main beam.
  • the substrate is irradiated, but also regularly heat the main and auxiliary emitters.
  • a cooling chamber for indirect cooling of the main radiator is provided. With the cooling chamber but also the temperature of the auxiliary radiator can be influenced.
  • the segments each have a cooling area and an irradiation area.
  • the irradiation area is separated from the cooling area by a substantially uninterrupted and non-perforated reflector.
  • the main radiators produce a temperature profile during their operation, their non-illuminated radiator pipe sections regularly having a lower temperature than the illuminated radiator pipe section. But even the illuminated radiator pipe section may have areas of higher temperature, in particular a hot spot. This also generates a corresponding hot spot on the wall of the plenum chamber facing the main radiator.
  • the cooling fluid is directed within the plenum chamber on this wall, which allows effective cooling in the hot spots.
  • the plenum chamber comprises a cooling air inlet, a cooling air outlet and a fan arranged in the plenum chamber, and if the means for guiding the cooling fluid is an air guide plate arranged downstream of the fan.
  • a fan integrated in the plenum chamber contributes to a compact design of the device.
  • the cooling air is preferably conducted to the hottest area within the plenum chamber.
  • an air baffle is suitable for the cooling air guide.
  • the main radiator is connected via a fastening element with the plenum chamber, and that the fastening element is arranged in the plenum chamber.
  • the fastening element is arranged in the plenum chamber, as compared to a arranged in the irradiation region fastener prevents excessive heating and reduces heat conduction through the fastener to the plenum chamber. It has proven to be advantageous if the main radiator and the auxiliary radiator are provided with a reflector.
  • the reflector reflects incident light on it in the direction of the substrate to be irradiated and contributes to a high energy efficiency of the device.
  • the above-mentioned object is achieved according to the invention in that it has an optical main radiator with an illuminated radiator tube section which is curved outward with respect to the central axis.
  • the segment according to the invention is suitable for use in the device according to the invention.
  • FIG. 1 shows a perspective view of an embodiment of the device according to the invention for irradiating a substrate with a multi-segment emitter unit
  • Figure 2 shows the embodiment of Figure 1 in cross section
  • Figure 3 is a perspective view of a segment for use in the
  • Figure 4 shows the segment of Figure 3 in a cross-sectional view.
  • the irradiation device is assigned the reference numeral 1 in total. It has a cylindrical irradiation space 3 with a central axis 4 and a radiator unit extending around the irradiation space 3, to which the reference numeral 5 as a whole is assigned.
  • the emitter unit 5 is provided with a holding and mounting device 18 and it consists, moreover, of three identical segments 5a, 5b, 5c. Each of the segments 5 a, 5 b, 5 c is provided with a terminal box 17 and has a main radiation source, a spotlight and a cooling unit. The latter components will be explained in more detail with reference to the following figures 2 to 4.
  • FIG. 2 schematically shows a cross-sectional illustration of the device 1 from FIG.
  • the device 1 comprises a cylindrical irradiation space 3 with a central axis 4.
  • a radiator unit 5 is arranged around the irradiation space 3.
  • the radiator unit 5 comprises three identical segments 5a, 5b, 5c, which are independently controllable.
  • Each of the segments 5a, 5b, 5c has a main infrared radiator, wherein the main infrared radiators are arranged so that their illuminated radiator pipe sections extend in a plane.
  • the segments 5a, 5b, 5c are identical. The following explanations for segment 5a therefore also apply correspondingly to the remaining segments 5b, 5c.
  • Segment 5a has an infrared radiator 6a with an illuminated radiator tube section, which is marked with a in FIG. 2 and curved outwards as seen from the central axis 4 of the irradiation chamber 3.
  • the heated length of the radiator pipe section is 144 mm.
  • the infrared radiator 6a is characterized by a nominal power of 500 W at a nominal voltage of 133 V.
  • the external dimensions of the spotlight tube are 23x264 mm.
  • Segment 5a also has a spot radiator 7a, which is assigned to the right end of the segment in this view.
  • the spot radiator 7a is an infrared radiator. It has an illuminated spotlight emitter tube section, which runs parallel to the central axis 4 of the irradiation space 3.
  • the heated length of the spotlight spotlight tube section is 45 mm.
  • the spotlight 7a is characterized by a nominal power of 160 W at a nominal voltage of 60 V.
  • the external dimensions of the spotlight tube are 75 x70 mm.
  • the total power of the radiator unit is thus 1980 W, to which each of the identical segments contributes 660 W.
  • the segment 5a has an air-cooling unit 8a with a plenum chamber 9a. Cooling air is sucked in via an inlet 10a from a fan 11a arranged in the plenum chamber 9a and guided with an air guide plate 12a onto the side of the plenum chamber 9a facing the main infrared radiator 6a. This ensures effective cooling of this side of the plenum chamber 9a. The sucked air leaves the plenum chamber 9a via the cooling air outlet 13a.
  • the infrared radiator 6a is connected to the plenum chamber 9a via two fastening elements 14a, 14b. The fastening elements are arranged in the plenum chamber 9a.
  • a reflector is mounted with an aluminized surface.
  • FIGS. 3 and 4 schematically show a perspective view and a plan view, respectively, of a segment 5a according to the invention for use in the irradiation device 1 according to FIG. 1.
  • the segment 5 a comprises a main infrared radiator 6 a, which is connected to the plenum chamber 9 a via fastening elements 14 a, 14 b arranged in the plenum chamber 9 a.
  • the segment 5a comprises a spot radiator 7a.
  • the segment 5a further comprises a plenum chamber 9a with a cooling air inlet 10a, a fan 11a, an air baffle 12a and a cooling air outlet 13a.

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Abstract

Bekannte Vorrichtungen (1) zur Bestrahlung eines zylinderförmigen Substrats (2) weisen einen zylinderförmigen Bestrahlungsraum (3) mit einer Mittelachse (4), und eine um den Bestrahlungsraum (3) verlaufende Strahler-Einheit (5) auf. Um hiervon ausgehend eine Vorrichtung (1) anzugeben, die einfach und schnell umgerüstet werden kann und die darüber hinaus eine gleichmäßige Bestrahlung des Substrats (2) ermöglicht, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die Strahler-Einheit (5) aus mehreren miteinander verbundenen Segmenten (5a, 5b, 5c) gebildet ist, wobei die Segmente (5a, 5b, 5c) jeweils einen optischen Hauptstrahler (6a) mit einem beleuchteten Strahlerrohrabschnitt (a) aufweisen, der in Bezug auf die Mittelachse (4) nach außen gekrümmt ist, und wobei die Strahlerrohrabschnitte in einer gemeinsamen, senkrecht zur Mittelachse (4) verlaufenden Strahlerebene angeordnet sind.

Description

Vorrichtung zur Bestrahlung eines zylinderförmigen Substrats
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestrahlung eines zylinderförmigen Substrats, aufweisend einen zylinderförmigen Bestrahlungsraum mit einer Mittelachse, und eine um den Bestrahlungsraum verlaufende Strahler-Einheit.
Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Segment zum Einsatz in einer Vor- richtung zur Bestrahlung eines zylinderförmigen Substrats.
Derartige Vorrichtungen werden insbesondere zur Bestrahlung strangförmiger Substrate eingesetzt, beispielsweise bei der Verarbeitung von Fasern oder Garnen zu Faserverbundmaterialien. Sie sind insbesondere bei der Herstellung pultrudierter Faserverbundprofile einsetzbar. Stand der Technik
Bekannte Vorrichtungen, die zur Bestrahlung langgestreckter, zylinderförmiger Substrate eingesetzt werden, weisen häufig eine an die Form des Substrats an- gepasste Bauform auf. Sie umfassen einen zylinderförmigen Bestrahlungsraum sowie eine Strahlungsquelle zur Bestrahlung eines im Bestrahlungsraum vorhan- denen Substrats.
Das zu bestrahlende Substrat wird bei diesen Vorrichtungen häufig kontinuierlich dem Bestrahlungsraum zugeführt. Übliche Bestrahlungsvorrichtungen weisen daher Durchgangsöffnungen zum Hindurchführen des Substrats auf. Dem Bestrahlungsraum wird dabei das Substrat über eine Querseite des zylinderförmigen Be- strahlungsraums zugeführt, im Bestrahlungsraum bestrahlt und schließlich an der gegenüberliegenden Querseite aus dem Bestrahlungsraumes herausgeführt. Als Strahlungsquelle können Strahler mit unterschiedlichen Emissionsspektren eingesetzt werden, beispielsweise Infrarot-Strahler oder UV-Strahler. Eine möglichst gleichmäßige Erwärmung des Substrats wird ermöglicht, wenn die Strahlungsquelle ein ringförmiges Strahlerrohr aufweist, und das Substrat in einem Mittenbereich des Strahlerrohrs-Rings geführt wird.
Eine Bestrahlungsvorrichtung der eingangs genannten Gattung ist aus der DE 10 201 1 017 328 A1 bekannt. Diese Bestrahlungsvorrichtung ist bei der Verarbeitung von Garnen zu einem Faserverbund einsetzbar. Zur Herstellung des Faserverbundes ist es notwendig, die Garne zuvor in einem Kontaktbereich zu erwärmen. Um eine gleichmäßige Erwärmung der Garne zu ermöglichen, werden diese durch eine Aufheizzone geführt, die von mehreren ringförmigen Infrarot-Strahlern gebil- det ist. Derartige Strahler werden auch als Omegastrahler bezeichnet; sie reichen um das zu bestrahlende Substrat herum.
Ringförmige Strahler haben den Nachteil, dass sie nicht geöffnet werden können. Dies erschwert den Zugang zum Substrat, insbesondere bei Wartungs- und Reparaturarbeiten. Darüber hinaus kann bei einer Umstellung auf einen anderen Fertigungsprozess die Strahlungsleistung der Ringstrahler nur begrenzt variiert und an den neuen Fertigungsprozess angepasst werden; sie sind mithin schlecht skalierbar. Ein Austausch der Ringstrahler ist aus den oben genannten Gründen aufwendig. Darüber hinaus weist eine Aneinanderreihung von ringförmigen Strahlern konstruktive Nachteile auf. Dies ist insbesondere der Fall, wenn der für die Positionierung der ringförmigen Strahler zur Verfügung stehende Raum begrenzt, beengt oder schwer zugänglich ist.
Technische Aufgabe
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Bestrahlungsvorrichtung zur Bestrahlung zylinderförmiger Substrate anzugeben, die einfach und schnell umgerüstet werden kann und die darüber hinaus eine gleichmäßige Bestrahlung des Substrats ermöglicht.
Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, zum Einsatz in einer Bestrahlungsvorrichtung ein Segment bereitzustellen, das eine homogene Erwärmung des Substrats erlaubt. Allgemeine Beschreibung der Erfindung
Hinsichtlich der Bestrahlungsvorrichtung wird diese Aufgabe ausgehend von einer Vorrichtung der eingangs genannten Gattung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Strahler-Einheit aus mehreren miteinander verbundenen Segmenten ge- bildet ist, wobei die Segmente jeweils einen optischen Hauptstrahler mit einem beleuchteten Strahlerrohrabschnitt aufweisen, der in Bezug auf die Mittelachse nach außen gekrümmt ist, und wobei die Strahlerrohrabschnitte in einer gemeinsamen, senkrecht zur Mittelachse verlaufenden Strahlerebene angeordnet sind.
Die Bestrahlungsvorrichtung ist zur gleichmäßigen Bestrahlung zylinderförmiger Substrate ausgelegt. Zylinderförmige Substrate sind langgestreckte, beispielsweise strangförmige Substrate, die verglichen mit ihrer Länge einen vergleichsweise geringen Durchmesser aufweisen; sie weisen eine Substrat-Längsachse auf. Um derartige Substrate in einem kontinuierlichen Prozess bestrahlen und anschließend verarbeiten zu können, ist grundsätzlich eine gleichmäßige Bestrahlung in einer Bestrahlungs-Ebene senkrecht zur Substrat-Längsachse wünschenswert.
Die Anforderungen an die Homogenität der Bestrahlung sind beispielsweise dann besonders hoch, wenn das zu bestrahlende Substrat, das erwärmt werden soll, selbst eine geringe Wärmeleitfähigkeit aufweist, da bei solchen Substraten eine ungleichmäßige Bestrahlung nur begrenzt durch Wärmeleitung im Substrat kom- pensiert werden kann. Als Folge hiervon werden Temperaturunterschiede im Substrat beobachtet. Substrate mit geringer Wärmeleitfähigkeit sind beispielsweise Keramiken, Kunststoffe, faserverstärkte Kunststoffe mit Fasern aus Glas, Carbon oder Basalt und einer Matrix aus Duroplasten oder Thermoplasten, insbesondere aus Polyamid (PA), Polypropylen (PP) oder Polystyrol (PS). Aber auch bei anderen Verfahren, wie beispielsweise dem Aushärten von Be- schichtungen auf zylinderförmigen Substraten, stellt eine gleichmäßige Bestrahlungsstärke bezogen auf den Umfang des Substrats eine wichtige Voraussetzung für die Herstellung qualitativ hochwertiger Bestrahlungsprodukte dar. Eine gleichmäßige Bestrahlung kann zwar durch den Einsatz ringförmiger Strahler erreicht werden, diese haben aber einerseits den Nachteil, dass sie nicht geöffnet werden können, und anderseits, dass ihre Strahlungsleistung und Emissionsspektrum nur sehr eingeschränkt an ein anderes Substrat angepasst werden kön- nen. Bei einer Substratumstellung ist es daher oft notwendig, den ringförmigen Strahler zu tauschen. Dies ist aber bedingt durch die geschlossene Konstruktion schwierig und zeitaufwendig.
Gemäß der Erfindung ist daher vorgesehen, dass die Strahler-Einheit modular aus mehreren Kreis-Segmenten aufgebaut ist. Jedes der Segmente weist mindes- tens einen Hauptstrahler auf. Sie können zu einem quasi-ringförmigen Strahlerkomplex zusammengebaut werden. Die Segmente können identisch ausgebildet oder unterschiedlich sein. Beispielsweise können sich die Segmente in ihren Hauptstrahlern, ihrer Strahlungsleistung oder dem emittierten Strahlungsspektrum unterscheiden. Durch ihren modularen Aufbau können die Segmente beliebig aus der Strahler-Einheit ausgebaut, durch andere Segmente ersetzt oder erneut eingebaut werden. Sie ermöglichen insbesondere einen variablen Aufbau der Strahler-Einheit, die Einstellung einer speziellen Strahlungsleistung oder eines speziellen Emissionsspektrums und sind daher zur schnellen Anpassung der Strahler- Einheit an einen geänderten Bestrahlungsprozess oder ein geändertes zu be- strahlendes Substrat geeignet. Gleichzeitig wird eine schnelle und einfache Wartung der Bestrahlungsvorrichtung ermöglicht.
Dadurch, dass die Segmente jeweils einen optischen Hauptstrahler mit einem beleuchteten Strahlerrohrabschnitt aufweisen, der von der Mittelachse aus gesehen nach außen gekrümmt ist, wird ein möglichst gleichmäßiger Abstand der Sub- stratoberfläche vom Strahlerrohr des Hauptstrahlers ermöglicht. Ein möglichst gleichmäßiger Abstand geht mit einer gleichmäßigen Bestrahlung des Substrats einher. Ein um die Mittelachse nach außen gekrümmtes Strahlerrohr ist eine gute Näherung für verschiedene Querschnittsformen des zylinderförmigen Substrats. Der Begriff„zylinderförmig" ist sowohl in Bezug auf das Substrat als auch hin- sichtlich des Bestrahlungsraums nicht auf Formen mit einem kreisrunden Querschnitt beschränkt. Er umfasst auch davon abweichende Querschnittsformen, bei- spielsweise ovale, rechteckige, quadratische oder polygonale Querschnittsformen. Besonders gute Ergebnisse hinsichtlich einer gleichmäßigen Bestrahlung des Substrats können erreicht werden, wenn die Krümmung des beleuchteten Strahlerrohrabschnitts an die Querschnittsform des zu bestrahlenden Substrats angepasst ist.
Im Gegensatz zu einer polygonalen Anordnung von mehreren länglichen Strahlern mit geradem Strahlerrohr um den Bestrahlungsraum hat das Vorsehen gekrümmter Strahler einerseits den Vorteil, dass die Abstände von Substrat zu den Strahlerrohren möglichst gleichmäßig sind und geringere Abweichungen aufwei- sen. Zwar könnte eine Annäherung an die Ringform durch das Vorsehen einer großen Anzahl von Strahlern erreicht werden, allerdings ist hierbei zu berücksichtigen, dass eine ringförmige Anordnung mehrerer Strahler mit einer geringeren Energieeffizienz einhergeht. Darüber hinaus ist bei diesen Strahlern der Bereich der Strahlerrohr-Enden regelmäßig unbeleuchtet. Dies führt dazu, dass das Sub- strat wechselweise von beleuchteten und unbeleuchteten Abschnitten umgeben ist, wodurch eine gleichmäßige Bestrahlung des Substrats beeinträchtigt wird.
Dadurch, dass gemäß der Erfindung die Strahlerrohrabschnitte der mehreren Segmente in einer gemeinsamen, senkrecht zur Mittelachse verlaufenden Strahlerebene angeordnet sind, wird bezogen auf das Substrat eine umlaufend gleich- mäßige Bestrahlung des Substrats gewährleistet.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass zwischen den beleuchteten Strahlerrohrabschnitten benachbarter Segmente ein optischer Zusatz-Strahler angeordnet ist. Der Hauptstrahler jedes Segmentes weist einen beleuchteten und mindestens einen unbeleuchteten Strahlerrohrabschnitt auf. Um eine gleichmäßige Bestrahlung zu ermöglichen, sind die beleuchteten Strahlerrohrabschnitte benachbarter Segmente so nah wie möglich aneinander herangeführt, beispielsweise indem die Strahlerrohre Übergangsbereich vom beleuchteten zum unbeleuchteten Strahlerrohrabschnitt abgewinkelt sind. Allerdings schließen auch dann die beleuchteten Strahlerrohrab- schnitte benachbarter Hauptstrahler nicht unmittelbar aneinander an. Hierdurch werden in den Segment-Verbindungsstellen regelmäßig niedrigere Bestrahlungs- Intensitäten als in einem zentralen Abschnitt des beleuchteten Strahlerrohrabschnitts erzielt, wodurch die Gleichmäßigkeit der Bestrahlung beeinträchtigt werden kann. Um dennoch eine möglichst homogene Bestrahlung des Substrats zu gewährleisten, ist in Bereichen niedriger Bestrahlungsstärke jeweils mindestens ein Zusatz- Strahler angeordnet, der den Intensitätsabfall der Hauptstrahler in diesen Bereichen kompensiert. Die Mindestanzahl der Zusatzstrahler entspricht somit der Anzahl der Segmente. Zusatz-Strahler können beispielsweise Punktstrahler oder Spot-Strahler sein. Sie können entweder zusammen mit oder unabhängig von den Hauptsstrahlern angesteuert werden.
Es hat sich besonders bewährt, wenn die Bestrahlungsvorrichtung eine Regel- /Steuereinrichtung aufweist, mit der die Leistung der Zusatz-Strahler in Abhängigkeit von der Leistung der Hauptstrahler einstellbar ist (Master-Slave-Konzept). Hierdurch wird eine einfache und schnelle Anpassung der Bestrahlungsstärke an unterschiedliche Substrate über eine Einstellung der Strahlungsleistung der Hauptstrahler ermöglicht, ohne dass eine separate Einstellung der Leistung der Zusatz-Strahler erforderlich ist. In diesem Zusammenhang hat es sich ferner bewährt, wenn die Bestrahlungsvorrichtung ein Mittel zur Erfassung einer Prozess- variablen aufweist, wobei die Strahlungsleistung der Haupt- und/oder Zusatzstrahler in Abhängigkeit von der erfassten Prozessvariable erfolgt. Eine geeignete Prozessvariable ist beispielsweise die Temperatur des Substrats.
Darüber hinaus hat es sich bewährt, dass, wenn das Substrat dem Bestrahlungsraum kontinuierlich zugeführt wird, Mittel zum Erfassen der Vorschubgeschwin- digkeit des Substrats vorgesehen sind, und dass die Regelung/Steuerung der
Leistung der Haupt- und/oder Zusatz-Strahler über die Regel-/Steuereinrichtung in Abhängigkeit von der Vorschubgeschwindigkeit erfolgt.
Es hat sich bewährt, wenn die Segmente jeweils ein erstes und ein zweites Ende zur lösbaren Verbindung mit einem benachbarten Segment aufweisen, und wenn der Zusatz-Strahler am ersten Ende angeordnet ist. Segmente, die lösbar miteinander verbindbar sind, können schnell und einfach zusammengesetzt werden. Dies gilt insbesondere, wenn die zusammengesetzten Segmente eine ringförmige Strahler-Einheit bilden. Auf diese Weise können einzelne Segmente aus der Strahler-Einheit entnommen oder ersetzt werden. Vor- zugsweise ist die lösbare Verbindung so ausgestaltet, dass eine Verwendung eines Werkzeugs zum Herstellen und/oder Lösen der Verbindung nicht notwendig ist. Jedes Segment ist dabei mit dem mindestens einen Zusatz-Strahler ausgestattet, der somit zusammen mit dem Segment montiert wird und dessen Stromversorgung und Ansteuerung über das betreffende Segment erfolgt. Dadurch, dass die Segmente zwei Enden zur Verbindung mit einem benachbarten Element aufweisen, ist die Verknüpfung einer Vielzahl von Segmenten miteinander möglich. Im einfachsten Fall jedoch sind zwei Elemente unter Ausbildung einer im Wesentlichen ringförmigen Struktur miteinander verbunden.
Insbesondere an den Verbindungsstellen benachbarter Segmente können niedri- gere Bestrahlungs-Intensitäten im Vergleich zu einem zentralen Bereich des beleuchteten Strahlerrohrabschnitts des Hauptstrahlers auftreten, die durch den Zusatz-Strahler im Bereich der Verbindung benachbarter Segmente ganz oder teilweise kompensiert werden. Dadurch, dass der Zusatzstrahler an einem Ende des Segments angeordnet ist, kann bei dem diesem Ende zugeordneten, benachbar- ten Segment auf einen Zusatz-Strahler verzichtet werden. Darüber hinaus wird hierdurch ein einfacher modularer Aufbau der Strahler-Einheit ermöglicht.
Weiterhin hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der Zusatz-Strahler einen parallel zur Mittelachse verlaufenden, beleuchteten Zusatzstrahler- Strahlerrohrabschnitt aufweist. Der Zusatzstrahler-Strahlerrohrabschnitt ist länglich mit einer parallel zur Mittelachse verlaufenden Längsachse ausgebildet. Bezogen auf die Längsachse emittiert der Zusatz-Strahler vornehmlich optische Strahlung in radialer Richtung. Das vom Zusatzstrahler bestrahlte längliche Feld auf dem Substrat kann mit den Bestrahlungsfeldern der Hauptstrahler auf dem Substratüberlappen; es ist damit zur Kompensation einer durch die Anordnung der Hauptstrahler bedingten ungleichmäßigen Bestrahlung des Substrats geeignet.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist der Zusatzstrahler- Strahlerrohrabschnitt eine Länge im Bereich von 20 mm bis 100 mm auf. Die Länge des Zusatzstrahler-Strahlerrohrabschnitts beeinflusst die maximale Bestrahlungsstärke, die mit dem Zusatzstrahler erzielt werden kann. Ein Zusatzstrahler mit einer Länge von weniger als 20 mm kann Bestrahlungsinhomogenitäten auf dem Substrat nur begrenzt ausgleichen. Ein Zusatzstrahler- Strahlerrohrabschnitt mit einer Länge von mehr als 100 mm beeinträchtigt die kompakte Bauform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Vorzugsweise sind Hauptstrahler und Spotstrahler Infrarotstrahler.
Infrarotstrahler werden für Erwärmungs- und Trocknungsprozesse eingesetzt; sie sind insbesondere der Umformung von Werkstoffen, wie Metallen, Glas oder thermoplastischen Kunststoffen geeignet. Es hat sich als günstig erwiesen, wenn sich der beleuchtete Strahlerrohrabschnitt bezogen auf die Mittelachse über einen Bogenwinkel im Bereich von 1/2 π rad bis 2/3 π rad erstreckt.
Die Größe des beleuchteten Strahlerrohrabschnitts des Hauptstrahlers hat Ein- fluss auf die Homogenität der Bestrahlung und die Anzahl der Segmente. Da je- des Segment einen Hauptstrahler aufweist, können bei einem Bogenwinkel im oben genannten Bereich drei oder vier Segmente vorgesehen sein. Bei mehr als vier Segmenten kann die Energie-Effizienz der Vorrichtung und die mechanische Stabilität der Strahler-Einheit beeinträchtigt sein. Vorzugsweise sind drei Segmente vorgesehen. Dies hat den Vorteil, dass einerseits eine gute Energieeffizi- enz und andererseits eine Öffnung der Strahler-Einheit in einem großen Bereich ermöglicht wird. Bei einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass die Segmente unabhängig voneinander ansteuerbar sind.
Eine unabhängige Ansteuerung der Segmente ermöglicht es, dass die Segmente vollständig voneinander entkoppelbar sind. Hierdurch wird ein Ersatz einzelner Segmente mit baugleichen Segmenten oder ein Austausch von Segmenten durch Segmente unterschiedlicher Bauart ermöglicht. Dies trägt zu einer hohen Flexibilität hinsichtlich des Einsatzes von Segmenten bei. Durch deren individuelle An- steuerbarkeit kann die erfindungsgemäße Vorrichtung einfach und schnell an vor- gegebene Prozessbedingungen angepasst werden.
Darüber hinaus kann durch Ersatz eines Segments mit einem anderen Hauptstrahler mit anderer geometrischer Form oder Strahlungsemission das Emissionsspektrum der Bestrahlungsvorrichtung insgesamt einfach variiert und eingestellt werden. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Segmente eine Kühl-Einheit zur Kühlung des Hauptstrahlers aufweisen, wobei die Kühl-Einheit eine von einem Kühlfluid durchström bare Plenum-Kammer mit einer dem Hauptstrahler zugewandten und einer dem Hauptstrahler abgewandten Seite umfasst, und wenn in der Plenum-Kammer ein Mittel zur Führung des Kühlfluids auf die dem Haupt- strahier zugewandte Seite der Plenum-Kammer vorgesehen ist.
Besonders bei kompakter Bauform der Vorrichtung wird nicht nur das Substrat bestrahlt, sondern regelmäßig erwärmen sich auch die Haupt- und Zusatz- Strahler. Um eine übermäßige Erwärmung des Hauptstrahlers zu vermeiden, ist eine Kühlkammer zur indirekten Kühlung des Hauptstrahlers vorgesehen. Mit der Kühlkammer kann aber auch die Temperatur der Zusatzstrahler beeinflusst werden.
Die Segmente weisen jeweils einen Kühlbereich und einen Bestrahlungsbereich auf. Vorzugsweise ist der Bestrahlungsbereich vom Kühlbereich durch einen im Wesentlichen nicht unterbrochenen und nicht perforierten Reflektor getrennt. Die Hauptstrahler erzeugen während ihres Betriebs ein Temperaturprofil, wobei ihre unbeleuchteten Strahlerrohrabschnitte regelmäßig eine niedrigere Temperatur als der beleuchtete Strahlerrohrabschnitt aufweisen. Aber auch der beleuchtete Strahlerrohrabschnitt kann Bereiche höherer Temperatur, insbesondere einen Hot Spot, aufweisen. Dieser erzeugt auch auf der dem Hauptstrahler zugewandten Wandung der Plenum-Kammer einen entsprechenden Hot Spot. Das Kühlfluid ist innerhalb der Plenum-Kammer auf diese Wandung gerichtet, was eine effektive Kühlung im Bereich der Hot Spots ermöglicht.
Es hat sich bewährt, wenn die Plenum-Kammer einen Kühlluft-Einlass, einen Kühlluft-Auslass und einen in der Plenum-Kammer angeordneten Ventilator um- fasst, und wenn das Mittel zur Führung des Kühlfluids ein dem Ventilator nachgeordnetes Luftleitblech ist.
Ein in der Plenum-Kammer integrierter Ventilator trägt zu einer kompakten Bauform der Vorrichtung bei. Die Kühlluft wird bevorzugt an den heißesten Bereich innerhalb der Plenum- Kammer geführt. Für die Kühlluft-Führung ist beispielsweise ein Luftleitblech geeignet. Bei einer weiteren, vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass der Hauptstrahler über ein Befestigungselement mit der Plenum-Kammer verbunden ist, und dass das Befestigungselement in der Plenum-Kammer angeordnet ist.
Dadurch, dass das Befestigungselement in der Plenum-Kammer angeordnet ist, wird im Vergleich zu einem im Bestrahlungsbereich angeordneten Befestigungselement eine übermäßige Erwärmung verhindert und eine Wärmeleitung über das Befestigungselement zur Plenum-Kammer verringert. Es hat sich als günstig erwiesen, wenn der Hauptstrahler und der Zusatzstrahler mit einem Reflektor versehen sind.
Der Reflektor reflektiert auf ihn auftreffendes Licht in Richtung des zu bestrahlenden Substrats und trägt zu einer hohen Energieeffizienz der Vorrichtung bei. Hinsichtlich der Segments zum Einsatz in einer Vorrichtung zur Bestrahlung eines zylinderförmigen Substrats wird die oben genannte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass es einen optischen Hauptstrahler mit einem beleuchteten Strahlerrohrabschnitt aufweist, der in Bezug auf die Mittelachse nach außen ge- krümmt ist.
Das erfindungsgemäße Segment ist zum Einsatz in die erfindungsgemäße Vorrichtung geeignet. Hinsichtlich vorteilhafter Ausgestaltungen des Segments wird auf die Ausführungen zur erfindungsgemäßen Vorrichtung verwiesen.
Ausführungsbeispiel Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt in schematischer Darstellung:
Figur 1 eine perspektivische Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bestrahlung eines Substrats mit einer mehrere Segmente umfassenden Strahler-Einheit, Figur 2 die Ausführungsform gemäß Figur 1 im Querschnitt,
Figur 3 eine perspektivische Darstellung eines Segments zum Einsatz in der
Vorrichtung gemäß Figur 1 , und
Figur 4 das Segment gemäß Figur 3 in einer Querschnittsdarstellung.
Figur 1 zeigt schematisch eine Außenansicht einer erfindungsgemäßen Bestrah- lungsvorrichtung zur Bestrahlung zylinderförmiger Substrate 2, wie sie bei der Herstellung pultrudierter Faserverbundprofile eingesetzt wird. Der Bestrahlungsvorrichtung ist insgesamt die Bezugsziffer 1 zugeordnet. Sie weist einen zylinderförmigen Bestrahlungsraum 3 mit einer Mittelachse 4 und eine um den Bestrahlungsraum 3 verlaufende Strahler-Einheit auf, der insgesamt die Bezugsziffer 5 zugeordnet ist. Die Strahler-Einheit 5 ist mit einer Halte- und Montagevorrichtung 18 versehen und sie besteht im Übrigen aus drei identischen Segmenten 5a, 5b, 5c. Jedes der Segmente 5a, 5b, 5c ist mit einem Anschlusskasten 17 versehen und weist eine Hauptstrahlungsquelle, einen Spotstrahler und eine Kühl-Einheit auf. Die zuletzt genannten Bauteile werden anhand der folgenden Figuren 2 bis 4 noch näher erläutert.
In Figur 2 ist schematisch eine Querschnittsdarstellung der Vorrichtung 1 aus Figur 1 dargestellt. Die Vorrichtung 1 umfasst einen zylinderförmigen Bestrahlungsraum 3 mit einer Mittelachse 4. Um den Bestrahlungsraum 3 ist eine Strahler-Einheit 5 angeordnet. Die Strahler-Einheit 5 umfasst drei baugleiche Segmente 5a, 5b, 5c, die unabhängig voneinander ansteuerbar sind. Jedes der Segmente 5a, 5b, 5c weist einen Haupt-Infrarotstrahler auf, wobei die Haupt-Infrarotstrahler so angeordnet sind, dass ihre beleuchteten Strahlerrohrabschnitte in einer Ebene verlaufen. Die Segmente 5a, 5b, 5c sind identisch. Die nachfolgenden Erläuterungen zu Segment 5a gelten daher entsprechend auch für die übrigen Segmente 5b, 5c.
Segment 5a weist einen Infrarotstrahler 6a mit einem beleuchteten Strahlerrohr- abschnitt auf, der in Figur 2 mit a gekennzeichnet und von der Mittelachse 4 des Bestrahlungsraums 3 aus gesehen nach außen gekrümmt ist. Die beheizte Länge des Strahlerrohrabschnitts beträgt 144 mm. Der Infrarotstrahler 6a zeichnet sich durch eine Nominal-Leistung von 500 W bei einer Nennspannung von 133 V aus. Die Außenabmessungen des Strahlerrohres betragen 23x264 mm. Segment 5a weist darüber hinaus einen Spot-Strahler 7a auf, der in dieser Ansicht dem rechten Ende des Segments zugeordnet ist. Der Spot-Strahler 7a ist ein Infrarotstrahler. Er weist einen beleuchteten Spot-Strahler-Strahlerrohrabschnitt auf, der parallel zur Mittelachse 4 des Bestrahlungsraums 3 verläuft. Die beheizte Länge des Spot-Strahler-Strahlerrohrabschnitts beträgt 45 mm. Der Spot-Strahler 7a zeichnet sich durch eine Nominal-Leistung von 160 W bei einer Nennspannung von 60 V aus. Der Außenabmessungen des Strahlerrohres betragen 75 x70 mm.
Die Gesamtleistung der Strahlereinheit beträgt somit 1980 W, zu der jedes der baugleichen Segmente mit 660 W beiträgt. Darüber hinaus weist das Segmente 5a eine Luft-Kühl-Einheit 8a mit einer Plenum-Kammer 9a auf. Kühlluft wird über einen Einlass 10a von einem in der Plenumkammer 9a angeordneten Ventilators 1 1 a angesaugt und mit einem Luftleitblech 12a auf die dem Haupt-Infrarotstrahler 6a zugewandte Seite der Plenum- Kammer 9a geführt. Hierdurch wird eine effektive Kühlung dieser Seite der Plenum-Kammer 9a gewährleistet. Die angesaugte Luft verlässt die Plenum-Kammer 9a über den Kühlluft-Auslass 13a. Der Infrarotstrahler 6a ist über zwei Befestigungselemente 14a, 14b mit der Plenum-Kammer 9a verbunden. Die Befestigungselemente sind in der Plenum-Kammer 9a angeordnet. Auf der Außenseite der dem Haupt-Infrarotstrahler 6a zugewandten Seite der Plenum-Kammer ist ein Reflektor mit einer aluminierten Oberfläche angebracht.
Die Figuren 3 und 4 zeigen schematisch eine perspektivische Ansicht beziehungsweise eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Segment 5a zum Einsatz in der Bestrahlungsvorrichtung 1 gemäß Figur 1 . Das Segment 5 a umfasst einen Haupt-Infrarotstrahler 6a, der über in der Plenum-Kammer 9a angeordnete Befestigungselemente 14a, 14b mit der Plenum-Kammer 9a verbunden ist. Darüber hinaus umfasst das Segment 5a einen Spot-Strahler 7a.
Das Segment 5a umfasst ferner eine Plenum-Kammer 9a mit einem Kühlluft- Einlass 10a, einem Ventilator 1 1 a, einem Luftleitblech 12a und einem Kühlluft- Auslass 13a.

Claims

Patentansprüche
1 . Vorrichtung (1 ) zur Bestrahlung eines zylinderförmigen Substrats (2), aufweisend einen zylinderförmigen Bestrahlungsraum (3) mit einer Mittelachse (4), und eine um den Bestrahlungsraum (3) verlaufende Strahler-Einheit (5), dadurch gekennzeichnet, dass die Strahler-Einheit (5) aus mehreren miteinander verbundenen Segmenten (5a, 5b, 5c) gebildet ist, wobei die Segmente (5a, 5b, 5c) jeweils einen optischen Hauptstrahler (6a) mit einem beleuchteten Strahlerrohrabschnitt (a) aufweisen, der in Bezug auf die Mittelachse (4) nach außen gekrümmt ist, und wobei die Strahlerrohrabschnitte in einer gemeinsamen, senkrecht zur Mittelachse (4) verlaufenden Strahlerebene angeordnet sind.
2. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den beleuchteten Strahlerrohrabschnitten benachbarter Segmente (5a, 5b, 5c) ein optischer Zusatz-Strahler (7a) angeordnet ist.
3. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Segmente (5a, 5b, 5c) jeweils ein erstes und ein zweites Ende zur lösbaren Verbindung mit einem benachbarten Segment (5a, 5b, 5c) aufweisen, und dass der Zusatz-Strahler (7a) am ersten Ende angeordnet ist.
4. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatz-Strahler (7a) einen parallel zur Mittelachse (4) verlaufenden, beleuchteten Zusatzstrahler-Strahlerrohrabschnitt aufweist.
5. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatzstrahler-Strahlerrohrabschnitt eine Länge im Bereich von 20 mm bis 100 mm aufweist.
6. Vorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass Hauptstrahler (6a) und Spotstrahler (7a) Infrarotstrahler sind.
7. Vorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der beleuchtete Strahlerrohrabschnitt bezogen auf die Mittelachse (4) über einen Bogenwinkel im Bereich von 1/2 π rad bis 2/3 π rad erstreckt.
8. Vorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Segmente (5a, 5b, 5c) unabhängig voneinander ansteuerbar sind.
9. Vorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Segmente (5a, 5b, 5c) eine Kühl-Einheit (8a) zur Kühlung des Hauptstrahlers (6a) aufweisen, wobei die Kühl-Einheit (8a) eine von einem Kühlfluid durchströmbare Plenum-Kammer (9a) mit einer dem Hauptstrahler (6a) zugewandten und einer dem Hauptstrahler (6a) abgewandten Seite umfasst, und dass in der Plenum-Kammer (9a) ein Mittel (12a) zur Führung des Kühlfluids auf die dem Hauptstrahler (6a) zugewandte Seite der Plenum-Kammer (9a) vorgesehen ist.
10. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Plenum-Kammer (9a) einen Kühlluft-Einlass (10a), einen Kühlluft-Auslass (13a) und einen in der Plenum-Kammer (9a) angeordneten Ventilator (1 1 a) umfasst, und dass das Mittel (12a) zur Führung des Kühlfluids ein dem Ventilator (1 1 a) nachgeordnetes Luftleitblech ist.
1 1 . Vorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 9 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptstrahler (6a) über ein Befestigungselement (14a, 14b) mit der Plenum-Kammer (9a) verbunden ist, und dass das Befestigungselement (14a, 14b) in der Plenum-Kammer (9a) angeordnet ist.
12. Vorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehendenden Ansprüche 2 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptstrahler (6a) und der Zusatzstrahler (7a) mit einem Reflektor versehen sind.
13. Segment (5a, 5b, 5c) zum Einsatz in einer Vorrichtung (1 ) zur Bestrahlung eines zylinderförmigen Substrats (2) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass wird die oben genannte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass es einen optischen Hauptstrahler (6a) mit einem beleuchteten Strahlerrohrabschnitt aufweist, der in Bezug auf die Mittelachse (4) nach außen gekrümmt ist..
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Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201580075273.5A CN107206641A (zh) 2015-02-03 2015-12-11 用于照射柱形衬底的装置
JP2017541033A JP2018504299A (ja) 2015-02-03 2015-12-11 円筒状基材に照射を行う装置
KR1020177024514A KR20170110666A (ko) 2015-02-03 2015-12-11 원통형 기재를 조사하기 위한 장치
EP15816121.6A EP3253546A1 (de) 2015-02-03 2015-12-11 Vorrichtung zur bestrahlung eines zylinderförmigen substrats
US15/547,843 US20180029254A1 (en) 2015-02-03 2015-12-11 Device for irradiating a cylindrical substrate

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WO (1) WO2016124279A1 (de)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109571817B (zh) * 2018-10-25 2021-02-19 上海复合材料科技有限公司 适用于卫星天线反射器复合材料放射形曲面背筋成型模具
KR20220050906A (ko) * 2019-07-26 2022-04-25 라드 소스 테크놀로지스, 인코포레이티드 X-선 조사를 위한, 축상, 각진, 회전자
DE102022113677A1 (de) * 2022-05-31 2023-11-30 Tesa Se Strahlungsvorrichtung zur Aushärtung von aushärtbaren Klebemassen bei der Ummantelung von strangförmigen Elementen

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1167005B (de) * 1961-12-08 1964-04-02 Guenther Missbach Dipl Ing Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von zwei- oder mehrlagigen armierten bzw. aufeinanderkaschierten Kunststoffolien
US3240915A (en) * 1962-09-19 1966-03-15 Fostoria Corp Infra-red heater
GB1045439A (en) * 1963-04-27 1966-10-12 Heraeus Schott Quarzschmelze Improvements in or relating to electrical radiators
GB1509148A (en) * 1976-06-16 1978-04-26 Steinmetz M Electrically heated infrared ceramic radiator
US5302411A (en) * 1991-01-22 1994-04-12 Endre Toth Process for vulcanizing insulated wire
EP1182689A1 (de) * 2000-08-24 2002-02-27 Heraeus Noblelight GmbH Kühlbares Infrarotstrahlerelement
US20130228955A1 (en) * 2012-03-02 2013-09-05 Pexcor Manufacturing Company Inc. Method And System For Performing An Infrared Treatment
EP2792422A1 (de) * 2013-04-19 2014-10-22 Farbwerke Herkula S.A. Vorrichtung zur Härtung einer auf ein Kabel aufgebrachten Beschichtung

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2068162B (en) * 1980-01-15 1984-01-04 English Electric Valve Co Ltd Segmented discharge tube devices
JPS58150286A (ja) * 1982-03-03 1983-09-06 岸本産業株式会社 赤外線利用の加熱方法
JPS60193686U (ja) * 1984-06-01 1985-12-23 石　利治 遠赤外線加熱装置
FR2729152A1 (fr) * 1995-01-06 1996-07-12 Alcatel Cable Dispositif de reticulation par rayonnement uv
JP3370215B2 (ja) * 1995-09-01 2003-01-27 藤倉ゴム工業株式会社 ゴルフクラブシャフト用フィラメントワインディング成形方法及びその装置
SE514491C2 (sv) * 1995-09-20 2001-03-05 Uponor Innovation Ab Förfarande för muffning av ett rör
AU704565B2 (en) * 1995-09-20 1999-04-29 Vinidex Pty Limited A method of socketing a pipe
JP4481424B2 (ja) * 2000-04-05 2010-06-16 積水化学工業株式会社 繊維強化樹脂管の製造方法
EP2159037B1 (de) * 2008-08-28 2011-04-13 Leister Process Technologies Verbindungs- oder Abzweigelement zum Verbinden mit einem Rohrendabschnitt im Laserdurchstrahlverfahren sowie Laserkopf und Verfahren zum Verbinden
DE102009047536A1 (de) * 2009-12-04 2011-06-09 Krones Ag Ofen zum Konditionieren von Vorformlingen
CN201657351U (zh) * 2010-03-31 2010-11-24 苏州国康能源科技有限公司 工业用红外加热装置
DE102011017328A1 (de) * 2011-04-17 2012-10-18 Heraeus Noblelight Gmbh Bestrahlungsvorrichtung für Faserverbundmaterial
CN104320869A (zh) * 2014-09-29 2015-01-28 绵阳力洋英伦科技有限公司 抛物面反射型加热装置

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1167005B (de) * 1961-12-08 1964-04-02 Guenther Missbach Dipl Ing Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von zwei- oder mehrlagigen armierten bzw. aufeinanderkaschierten Kunststoffolien
US3240915A (en) * 1962-09-19 1966-03-15 Fostoria Corp Infra-red heater
GB1045439A (en) * 1963-04-27 1966-10-12 Heraeus Schott Quarzschmelze Improvements in or relating to electrical radiators
GB1509148A (en) * 1976-06-16 1978-04-26 Steinmetz M Electrically heated infrared ceramic radiator
US5302411A (en) * 1991-01-22 1994-04-12 Endre Toth Process for vulcanizing insulated wire
EP1182689A1 (de) * 2000-08-24 2002-02-27 Heraeus Noblelight GmbH Kühlbares Infrarotstrahlerelement
US20130228955A1 (en) * 2012-03-02 2013-09-05 Pexcor Manufacturing Company Inc. Method And System For Performing An Infrared Treatment
EP2792422A1 (de) * 2013-04-19 2014-10-22 Farbwerke Herkula S.A. Vorrichtung zur Härtung einer auf ein Kabel aufgebrachten Beschichtung

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