專利名稱：照射裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種照射物體的照射裝置，尤其涉及利用紫外線，與/或者紅外線，及/或者可見電磁輻射進行照射的裝置，其包括一外殼以及至少一細長照射源；其中該外殼包括一用于電磁輻射的出口孔，該出口孔對準被照射的物體；而該細長照射源安置在該外殼之中，用于電磁輻射。此外，本發(fā)明也系涉及一根據(jù)本發(fā)明的一照射源的操作系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
照射裝置，尤其是紫外線燈，被用于以光化學的方式影響受照射的物體。重要的一些應(yīng)用包括，印刷油墨、涂層和粘合劑的硬化，以及用于減菌和醫(yī)療照射。尤其是在木制板材和地板覆蓋涂料環(huán)境的應(yīng)用中使用具有非常高照射功率的紫外線照射裝置，其照射幅度高達幾米。
在紫外線照射裝置中，最主要的是將氣體放電燈用作照射源，在該氣體放電燈中，通過金屬的汽化而生成等離子。該燈實質(zhì)上包括一個管狀玻璃體，兩個電極，兩根箔材保險絲絕緣子(fuse-ins)以及兩個燈座。根據(jù)燈類型的不同，該玻璃體的運行溫度在700℃與900℃之間變化。
所有已知的紫外線照射裝置都包括一照射源，該照射源通過兩端懸吊，且其可由一個反射鏡部分包圍。
該照射裝置的設(shè)計，使得通過自由對流和輻射，由玻璃體所吸收的能量能得以釋放。在該玻璃體的溫度大約為800℃時，其吸收的能量與其釋放的能量之間將達到平衡。然而，在實際應(yīng)用中，該反射鏡和紫外線裝置的外殼妨礙了這種平衡狀態(tài)的出現(xiàn)。在照射源附近，會出現(xiàn)熱輻射反射和時常出現(xiàn)熱積聚。
為了克服這個問題，依靠改進后的空氣冷卻系統(tǒng)，已經(jīng)嘗試過將照射源的溫度設(shè)置在最優(yōu)的運行范圍之內(nèi)。然而，伴隨此種配置的一個缺點是，即便采用自由懸掛照射裝置的最佳冷卻方式，即一種僅由其端部固定的照射裝置，在超過一臨界電能水平連通一臨界設(shè)計長度時，此種下垂變形在所有照射源中都較明顯，而不是僅在紫外線照射源中存在此種現(xiàn)象。由于該玻璃體中的蠕變作用(該玻璃體的運行溫度略低于材料呈現(xiàn)為塑性狀態(tài)時的溫度)，所有此類照射源遲早都會發(fā)生變形。尤其在設(shè)計外殼的形狀和確定與受照射物體的距離時，已經(jīng)將這種情況考慮在內(nèi)。然而，如果過度變形，則在該燈中出現(xiàn)的等離子體能與該玻璃產(chǎn)生點接觸。此種接觸會導致過熱，由此而破壞該照射源的玻璃體。
為了減小變形，因此有必要根據(jù)技術(shù)發(fā)展水平來減小照射裝置的設(shè)計長度，尤其是減小紫外線照射裝置的設(shè)計長度，且同時在設(shè)計長度較長的情形下降低電力輸出。根據(jù)技術(shù)發(fā)展水平，大的照射寬度需要并排安置幾個照射源。

發(fā)明內(nèi)容
因此，制造一種照射裝置，尤其是制造一種允許較大照射寬度，而該照射源又無任何變形的紫外線照射裝置，是本發(fā)明的目標。
在該導言里提及的一種照射裝置類型中，該目標得以滿足，因為在該照射裝置中，至少將其中一照射源安置得使其可繞其縱軸轉(zhuǎn)動。
該照射源繞其縱軸轉(zhuǎn)動，使得重力對該照射源材料中的蠕變作用所產(chǎn)生的影響變得均勻。由于通過在冷卻時合理支出僅能將運行溫度降到一定程度上，因此本發(fā)明是以消除作用于該照射源上的力所產(chǎn)生的破壞作用為基準。由于通過轉(zhuǎn)動，作用于材料上的重力方向不斷發(fā)生變化，因此已實現(xiàn)這個目的。
在為自由對流的情況下，該照射源上表面的溫度高于其下表面的溫度，這是由于該上表面更多地是由上向流的空氣加熱。由于該原因，可能導致該上表面局部過熱，而該照射源則會因局部過熱而受到破壞。為了防止此種破壞，則根據(jù)該上表面的臨界溫度來設(shè)計照射源。通過轉(zhuǎn)動該燈，由于暴露在最高溫度下的區(qū)域不斷在變化，因此其可在一較高的單位輸出功率下運行。
根據(jù)本發(fā)明，在一照射裝置中于軸向上相互平行地布置幾個照射源是可能的，且布置至少其中一該照射源，使其可繞其縱軸轉(zhuǎn)動。然而，最好所有安置在照射裝置中的照射源都可轉(zhuǎn)動。在這種情況下，該照射源可方便地與一共同的驅(qū)動器相連。舉例而言，該連接可通過帶傳動或者行星齒輪裝置建立。
為了防止對該照射源的實體(通常實體由玻璃構(gòu)成)造成破壞，每一可轉(zhuǎn)動的照射源的兩端被一可轉(zhuǎn)動固定的座裝置容納，且每一照射源的兩個座裝置中，至少其中之一與一驅(qū)動器連接。若一照射源的兩個座裝置都與一驅(qū)動器連接，則由于驅(qū)動轉(zhuǎn)矩的存在，可充分避免該照射源發(fā)生扭曲。舉例而言，轉(zhuǎn)動該照射源的驅(qū)動力可通過氣動裝置、電動裝置或者手動裝置獲得。然而，在是短照射源的情況下，照射長度高達大約2m，如果該驅(qū)動器僅與一端嚙合，則其可滿足需要。
特別是在照射源只是沿著一個特定方向轉(zhuǎn)動時，如果在一個非接觸式裝置中提供驅(qū)動該照射源運轉(zhuǎn)所需的電源，例如通過電磁輻射的方式(微波激勵)，此時其比較有利。作為另一選擇，通過滑動接觸這種傳統(tǒng)的電源供給方式也可行。
如果該照射源的轉(zhuǎn)動方向有規(guī)律地變化，倘若在兩個方向上轉(zhuǎn)動的角度均衡，則電源也可通過軟性電纜提供。
從DE 199 16 474 A1中可知，一臺包括一個細長照射源，利用紫外線輻射照射物體的照射裝置已為大家所知，其外殼包括一個與被照射物體對準的出口孔。為了實現(xiàn)熱散，該裝置包括一冷卻系統(tǒng)，在該冷卻系統(tǒng)中，在該外殼內(nèi)部，一股強制循環(huán)冷卻該照射源的冷卻氣流通過風扇的作用力而進行循環(huán)，同時冷卻氣流利用一熱交換器進行再冷卻。該風扇裝置由幾個沿照射源的長度方向上布置的徑流式風扇組成，同時該風扇的軸垂直于該照射源。經(jīng)由一側(cè)通道流入的冷卻氣體首先圍繞該照射源的該外殼流動，然后經(jīng)由該安置在該照射源上方的反射鏡頂部區(qū)域中的一個縱向槽流動，最后流入到風扇的上升氣流方向上的一個吸入室中。
這個冷卻系統(tǒng)的缺點在于，沿著該照射源的長度方向上分布的幾個徑流式風扇需要進行有效的冷卻。此外，由于立式布置該徑流式風扇而確定的設(shè)計高度可使該照射裝置使用起來困難，在可用空間受限時甚至無法使用。
以一利用電磁輻射來照射物體的照射裝置作為開始，該照射裝置包括一外殼以及至少一細長照射源；該外殼包括一用于電磁輻射的出口孔，該出口孔對準被照射的物體，而該照射源則安置在該外殼中，用于電磁輻射；其中該照射裝置包括至少一進氣通道和至少一排氣通道供冷卻氣體用；其中每一通道包括一冷卻氣體孔口，該孔口沿著該照射源的長度方向在朝向它的方向上延伸；其中該照射源安置在該進氣通道與該出氣通道之間；且其中通過形成一向該出氣通道的冷卻氣體孔口方向上不斷變窄的縫隙，至少有一相對的表面部分地容納該照射源；該細長照射源能顯著而有效地得到冷卻，特點在于，借助于一流阻器，尤其是借助于篩，每一通道都與該照射裝置的內(nèi)部空間間隔開，其特點還在于，其中一通道構(gòu)成一細長擋板的主要部分，該擋板至少部分地遮避了照射源光線至被照射物體的直接路徑。
該相對表面與該照射源間的間縫隙不斷變窄，使進入該縫隙時至進入該排氣通道時冷卻氣體的流速增加。速度的增加防止了流體與該照射源分離，因而確保了遠離該進氣通道的該照射源的側(cè)面也總是與該冷卻氣體流接觸。
從照射用出口孔觀察時，最好是該排氣通道安置在該照射源的前方，同時該進氣通道安置在該照射源的后面。冷卻該照射源提供了另一種防止撓曲的保護措施。該提供給出氣通道，最好是提供給其表面的冷卻氣體，尤其是空氣，與篩共同作用使該照射源整個長度方向上的超壓力變得均勻。在該排氣通道處的篩最好在其表面利用一負壓發(fā)生器進行連接，該篩使該照射源整個長度上的負壓變得均勻。
特別由于該出氣通道構(gòu)成了該細長擋板的主要部分，因此該照射源下側(cè)的冷卻狀況得到改善，其中該細長擋板至少部分地遮避照射源光線至被照射物體的直接路徑，其中形成該逐漸變窄的縫隙的每一相對表面由該擋板的表面組成，或者由安置在該擋板和該照射源之間的反射鏡組成。該擋板的表面或者該反射鏡的表面部分容納了該照射源，并形成了在冷卻氣體開口方向上逐漸變窄的縫隙。在該照射源與該擋板間之該逐漸變窄的縫隙，使進入該縫隙時至進入該排氣通道時冷卻氣體的流速增加。
作為另一個備選方案，從該照射用出口孔觀察時，該排氣通道可安置在該照射源的后面。該安置在該照射源后面的排氣通道作為相對面可部分地容納該照射源，因而形成了在該冷卻氣體孔口方向上變窄的縫隙。
為了在該照射源體中形成力平衡，該照射源的轉(zhuǎn)動能周期性地改變方向和/或周期性地中斷。中斷轉(zhuǎn)動結(jié)合改變轉(zhuǎn)動方向，在不希望轉(zhuǎn)動連續(xù)時比較有利。
如果該照射源的轉(zhuǎn)動方向總在其轉(zhuǎn)動至少180°后改變，則該照射源體上的每一點都將受到幾乎相同程度的重力作用，一為正力向量，另一為負力向量。因此，該照射源在慢速轉(zhuǎn)動期間產(chǎn)生的任何變形，都會再次反向。該照射源有利的轉(zhuǎn)速范圍在0.1r/s(轉(zhuǎn)/每秒)至0.2r/s之間。
為了在平衡時保持形變，該照射源的轉(zhuǎn)速應(yīng)在啟動后保持不變。這就保證了該照射源體上的每一點在相同期間，在正向和負向上受到相同的重力作用。


下面參考附圖更為詳細地說明本發(fā)明。下述為圖形說明圖1a-c為根據(jù)本發(fā)明的一個紫外線照射裝置，其第一具體實施例的兩個圖解正視圖和一個圖解側(cè)面圖；圖2a、b為根據(jù)圖1的該紫外線照射裝置的另外兩個圖解正視圖；圖2c為根據(jù)本發(fā)明的一個紫外線照射裝置的一個第二具體實施例的圖解正視圖；圖3a、b為考慮到一冷卻空氣流3后的本發(fā)明運轉(zhuǎn)的一個圖解視圖；及圖4a、b為根據(jù)本發(fā)明，一個紫外線照射裝置的一個第三具體實施例的圖解正視圖，其帶有一冷卻效果尤其顯著的冷卻裝置。
具體實施例方式
圖1a)顯示一管狀細長照射源1，其安置在一個反射鏡3和被照射物體4之間。顯示在圖1c)中指向物體4的光線5的路徑，部分直接自該照射源1射向物體，部分經(jīng)過反射鏡3反射后間接射向物體。該照射源安置在該照射裝置的外殼2中，使其可繞其縱軸6轉(zhuǎn)動。該照射源的端部7由座裝置8固定，以使其可轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)動該照射源1的驅(qū)動力由兩個驅(qū)動器9和安置于其中的齒輪裝置(圖中沒有詳細顯示)提供。該照射源的旋轉(zhuǎn)方向(由圖1a)-c)中的箭頭指示)可借助于一換向控制系統(tǒng)(圖中沒有顯示)來改變，該換向控制系統(tǒng)本質(zhì)上已為我們所知。
圖2a、b顯示了該根據(jù)圖1的照射裝置不同的工作方式。在圖2a)中，箭頭12顯示了該照射源在規(guī)定方向上以恒定的轉(zhuǎn)速0.1r/s連續(xù)轉(zhuǎn)動。在圖2b)中，箭頭10顯示了該照射源局部轉(zhuǎn)動至少180°后，旋轉(zhuǎn)方向每次都會改變。圖2c)顯示了一照射源，在該照射源中共計有3個照射源1同時繞其各自的縱軸6轉(zhuǎn)動，箭頭13顯示了在該照射源局部轉(zhuǎn)動180°后，其旋轉(zhuǎn)方向每次都會改變。
圖3a)顯示了一包括一冷卻空氣用進氣通道13的照射裝置。在朝著底部的方向上，該進氣通道13包括一空氣進口孔15，該空氣進口孔至少沿著該照射源的長度方向延伸，而該空氣進口孔15通向外殼2的內(nèi)部。有利的是，該空氣進口孔15位于該照射源1的上方并與其垂直。空氣流14在該照射源的方向上離開該空氣進口孔15。如果該照射源1不轉(zhuǎn)動，在該照射源上表面的溫度T1將顯著低于其下表面上的溫度，在該下表面處空氣流15離開該照射源1，因此在這個區(qū)域溫度T2要高得多。這種聯(lián)系顯示在圖表16中，該表顯示了從該下表面到該上表面，在該照射源1的半圓周上溫度的增加。
如圖3b)所示的那樣，如果該照射源1連續(xù)轉(zhuǎn)動，則該照射源上表面與下表面間的溫差顯著較小。圖表16顯示了連續(xù)轉(zhuǎn)動的照射源在圓周上的溫度分布情況，T1為在該照射源上表面處的溫度，T2為在該照射源下表面處的溫度，在該下表面處空氣流分離。
根據(jù)圖4的一個照射裝置的特色是，其有效冷卻該照射裝置1的下表面和上表面。該照射源1可轉(zhuǎn)動地安置在該外殼2中，其在該具體實施例中顯示為一個紫外線燈。該電驅(qū)動器9中的一螺桿17與一齒輪18互相嚙合，而該齒輪利用一中心孔口19與該照射源1的其中一端部7配合。
該反射鏡3包括兩個沿該照射裝置整個長度方向延伸的上部反射鏡元件20，同時還包括兩個下部反射鏡元件21。該兩個上部反射鏡元件20終止于一假想的、通過該照射裝置的縱向中間平面，相互間間隔開以形成一空氣入口縫隙。在該外殼2的上表面有一用于該冷卻空氣的進氣通道。該進氣通道13至少沿該空氣入口縫隙22的整個長度延伸。在其下部表面，該進氣通道13包括一覆蓋該空氣入口縫隙22的冷卻空氣孔口23。一細網(wǎng)眼流量篩位于該空氣入口縫隙22與該冷卻空氣孔口23之間。
在該進氣通道13的背面有一入口25，通過該入口冷卻空氣進入到進氣通道13中。該流量篩24使在該空氣入口縫隙22整個長度上，冷卻空氣的壓力變得均勻，藉此可在其整個長度上均勻冷卻該照射源。
在根據(jù)圖4的照射裝置中，借助于一另外的排氣通道28，通常會發(fā)生的冷卻空氣與該照射源1間分離的現(xiàn)象(借助于圖3說明)得以有效防止。當從照射用出口孔29觀察時，該排氣通道28在假想的、通過該照射裝置的中間平面上，位于該照射源1的前方。該排氣通道28構(gòu)成一細長擋板(全部由30指定)的主要部分，該擋板30至少部分遮蔽了照射源光線至被照射物體的直接路徑。為此目的，該擋板包含橫剖面為弧形的反射鏡組件31，其共同組成了一細長槽，在該照射源1的下表面將其部分包圍。
反射鏡組件31相互間被間隔開，其組成一在該照射源1的整個長度上延伸的空氣出口縫隙32。該空氣出口縫隙32通過另一流量篩33與該排氣通道28的冷卻空氣孔口34間隔開。該冷卻空氣孔口34也沿該照射源1的整個長度延伸。該流量篩33也會使該排氣通道28處的壓力關(guān)系變得均勻；然而，在這種情況下，其與該出現(xiàn)于排氣通道28中的負壓有關(guān)。舉例而言，該負壓由一真空泵(圖中沒有顯示)產(chǎn)生，該真空泵在該排氣通道28的一出口35處連接在背面上。該負壓也可以由一風扇裝置產(chǎn)生，該風扇裝置的負壓側(cè)與該排氣通道相連，而其正壓側(cè)與該進氣通道相連。在以這種方式封閉的回路中，冷卻空氣被再過濾及再冷卻。
圖4顯示，該構(gòu)成該擋板表面的反射鏡組件31形成了一間隙36，該間隙在該排氣通道28方向上變窄。因此，進入該照射源1兩側(cè)上間隙中的冷卻氣體流14被加速，且通過這種方式，在該照射源1的下表面，該冷卻氣體流14與該照射源1的分離得到有效防止。盡管借助于該與擋板為一體的排氣通道28，而有效冷卻了該照射源1的下表面，但由于該冷卻空氣流吸熱，因此在該照射源1的下表面上的溫度依然較高。盡管此時溫差明顯沒有根據(jù)圖3a的照射裝置中的溫差那樣顯著，如果安置該照射源時使其可轉(zhuǎn)動，且如果該照射源在運行期間轉(zhuǎn)動，如圖4a)所示，其有利于進一步使溫度均勻。
然而，該所述冷卻裝置也具有其中照射源固定安置的照射裝置的優(yōu)點，如圖4b)所示。
參考符號列表編名稱 編號名稱號1.照射源19.中心孔口2.外殼 20.上反射鏡組件3.反射鏡21.下反射鏡組件4.物體 22.空氣入口縫隙5.光線路徑 23.冷卻空氣孔口6.縱軸 24.流量篩7.端部 25.入口8.座裝置26.管9.驅(qū)動器27.內(nèi)壁10. 箭頭 28.排氣通道11. 箭頭 29.出口孔12. 箭頭 30.擋板13. 進氣通道 31.反射鏡組件14. 冷卻空氣流32.空氣出口縫隙15. 空氣入口孔33.流量篩16. 圖表 34.冷卻空氣孔口17. 螺桿 35.出口18. 齒輪 36.間隙
權(quán)利要求
1.一種照射物體的照射裝置，尤其是利用紫外線與/或者紅外線，及/或者可見電磁輻射進行照射的裝置，其包括一外殼以及至少一個細長照射源；其中該外殼包括一用于電磁輻射的出口孔，該出口孔對準被照射的物體；而該細長照射源安置在該外殼之中，用于電磁輻射，其特征在于在該照射裝置中，至少一個照射源(1)被安置得使其可繞其縱軸(6)轉(zhuǎn)動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照射裝置，其特征在于每一可轉(zhuǎn)動照射源(1)的兩個端部(7)由一個可轉(zhuǎn)動地固定的座裝置(8)容納，在每一照射源(1)的兩座裝置(8)中，至少一個座裝置與一個驅(qū)動器(9)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的照射裝置，其特征在于幾個照射源(1)與一共同的驅(qū)動器(9)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的照射裝置，其特征在于其包括無接觸提供運行該照射源(1)所需電源的裝置。
5.利用電磁輻射來照射物體的照射裝置，該照射裝置包括一外殼以及至少一細長照射源；該外殼包括一用于電磁輻射的出口孔，該出口孔對準被照射的物體，而該照射源則安置在該外殼中，用于電磁輻射；其中該照射裝置包括至少一進氣通道(13)和至少一排氣通道(28)供冷卻氣體用；且其中每一通道包括一冷卻氣體孔口(23、24)，該冷卻氣體孔口沿該照射源(1)的長度，在該細長照射源(1)方向上延伸；其中該照射源(1)安置在該進氣通道(13)與該出氣通道(28)之間；且其中通過形成一向該出氣通道的冷卻氣體孔口(34)方向上不斷變窄的縫隙(36)，至少有一相對表面局部地包圍該照射源(1)，其特征在于借助于一流阻器(24、33)，每一通道都與該外殼(2)的內(nèi)部空間間隔開，且其特點還在于，其中一通道(13、28)構(gòu)成一細長擋板(30)的主要部分，該擋板至少部分地遮避了照射源(1)光線至被照射物體(4)的直接路徑。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的照射裝置，其特征在于該逐漸變窄的縫隙(36)的每一相對表面由該擋板的表面組成，或者由安置在該擋板和該照射源之間的反射鏡組成。
7.一種根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項運行一照射裝置的方法，其特征在于該照射源的轉(zhuǎn)動周期性地改變方向和/或者周期性地中斷。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于在每次該照射源局部轉(zhuǎn)動至少180°后，旋轉(zhuǎn)方向都會改變。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至6所述的運行一照射裝置的方法，其特征在于該照射裝置在指定方向上連續(xù)轉(zhuǎn)動。
10.根據(jù)權(quán)利要求7至9所述的方法，其特征在于特別在0.1r/s至0.2r/s的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)選擇一恒定值用于該照射源。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種照射物體的照射裝置，尤其是關(guān)于利用紫外線與/或者紅外線，及/或者可見電磁輻射進行照射的裝置，其包括一外殼以及至少一細長照射源；其中外殼包括一用于電磁輻射的出口孔，該出口孔對準被照射的物體；而該細長照射源安置在該外殼之中，用于電磁輻射。在一照射裝置中，尤其是在紫外線照射裝置中，為了允許較大的照射寬度而該照射源卻無任何變形，本發(fā)明提出在該照射裝置中，至少安置其中之一照射源，使其可繞其縱軸轉(zhuǎn)動。
文檔編號A61L2/08GK1511324SQ02810546
公開日2004年7月7日 申請日期2002年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2001年5月26日
發(fā)明者B·舒爾茨, B 舒爾茨 申請人:阿克利技術(shù)公司