DE10051169A1 - Handgeführte Bestrahlungseinrichtung und thermisches Bearbeitungsverfahren - Google Patents
Handgeführte Bestrahlungseinrichtung und thermisches BearbeitungsverfahrenInfo
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Abstract
Handgeführte Bestrahlungseinrichtung (100) zur manuellen Ausführung eines thermischen Bearbeitungsverfahrens, mit mindestens einer Strahlungsquelle für elektromagnetische Strahlung, deren wesentlicher Wirkanteil im Bereich des nahen Infrarot, insbesondere im Wellenlängenbereich zwischen 0,8 mum und 1,5 mum liegt, insbesondere mindestens einer langgestreckten Halogenlampe, einer Stromversorgungs- und Ansteuereinrichtung für die Strahlungsquelle, einem an die Form und Anzahl der Strahlungsquelle(n) angepaßten Reflektor (113A, 113B) und einer aktiven Kühleinrichtung (115) zur Kühlung des Reflektors und wahlweise der Strahlungsquelle in einem Gehäuse (107) mit einer Handhabe (101) und einem Schalt- und/oder Steuerelement (103, 105).
Description
Die Erfindung betrifft eine handgeführte Bestrahlungseinrich
tung zur manuellen Ausführung eines thermischen Bearbeitungs
verfahrens sowie ein thermisches Bearbeitungsverfahren zur Vor-
Ort-Behandlung eines, insbesondere ortsfest eingebauten, Bear
beitungsgegenstandes.
Aus früheren Patentanmeldungen der Anmelderin, so etwa der
DE 197 36 462 A1, WO 99/42774 oder P 10024731.8 (unveröffent
licht), sind Verfahren zur Behandlung von Oberflächen, Bearbei
tung von Materialien und Herstellung von Verbundwerkstoffen un
ter Einsatz von elektromagnetischer Strahlung bekannt, deren
wesentlicher Wirkanteil im Bereich des nahen Infrarot, insbe
sondere im Wellenlängenbereich zwischen 0,8 µm und 1,5 µm,
liegt. Bei einer Reihe dieser Anwendungen ist die Realisierung
einer relativ breiten Bestrahlungszone im Interesse einer hohen
Produktivität des jeweiligen Verfahrens mit hoher Leistungs
dichte wesentlich. Es ist daher der Einsatz einer langgestreck
ten Halogenlampe, die einen röhrenförmigen, an den Enden gesoc
kelten Glaskörper mit mindestens einer Glühwendel hat, mit ei
nem langgestreckten Reflektor als Strahlungsquelle bekannt.
Derartige Bestrahlungsanordnungen sind für den ortsfesten Ein
satz in Produktions- bzw. Bearbeitungsanlagen gedacht und entsprechend
ausgelegt und daher für einen mobilen Einsatz nur be
dingt geeignet und für eine manuelle Handhabung praktisch unge
eignet.
Speziell in der Bauwirtschaft und im Handwerk gibt es aber eine
Vielzahl von Anwendungsfällen, in denen thermische Bearbei
tungsverfahren vor Ort unter Umgebungsbedingungen angewandt
werden müssen oder deren Anwendung wesentliche Vorteile gegen
über bisher praktizierten Verfahren bringen würde. Hierbei ist
etwa an die Ausbesserung von Lackschäden an mit Pulverlack oder
auch herkömmlichem Flüssiglack beschichteten Metallkonstruktio
nen im Bereich des Hochbaus zu denken. Hier wird in der Praxis
mit hochgradig umwelt- und gesundheitsbelastenden Lösemittel
systemen gearbeitet, die den einzigen Vorteil haben, auch bei
widrigen Umgebungsbedingungen (niedrigen Umgebungstemperaturen
und/oder hoher Luftfeuchtigkeit) einigermaßen zuverlässig aus
zuhärten.
Einen weiteren interessanten Anwendungsfall stellen Lackrepara
turen an Kraftfahrzeugen dar, bei denen heute zumeist - zu Las
ten der Lackqualität - auf eine thermische Aushärtung verzich
tet wird. Schließlich sei noch hingewiesen auf das Aufschmelzen
von Kunststofffolien auf einen Träger oder das Miteinander-Ver
binden von Kunststofffolien am Bau bzw. bei der Innenausstat
tung von Gebäuden, Fahrzeugen, Schiffen etc. Es sei ausdrück
lich darauf hingewiesen, daß die Aufzählung dieser Applikatio
nen keineswegs erschöpfend ist.
Es sind handgeführte Erwärmungs- bzw. Bestrahlungseinrichtungen
bekannt, die grundsätzlich zumindest für einen Teil dieser vor
Ort auszuführenden Verfahren geeignet sind. Hierzu zählen bei
spielsweise handgeführte Heißluftgebläse oder mit offener Flam
me arbeitende Erwärmungsgeräte (Lötlampen o. ä.), wie sie seit
langem zur Entfernung alter Lackschichten, zum Verlöten von
Rohrleitungen oder auch zum Verschweißen von Kunststofffolien
im Baugewerbe und Handwerk eingesetzt werden.
Diese bekannten handgeführten Geräte haben jedoch aufgrund der
Nutzung einer offenen Flamme oder eines starken Heißluftstromes
jeweils ein mehr oder weniger begrenztes Anwendungsgebiet. Zu
dem wird für viele interessante Bearbeitungsvorgänge - bei
spielsweise die Lacktrocknung bzw. -härtung - mit derartigen
Geräten zuviel Zeit benötigt und/oder die Bearbeitungsqualität
kann nicht ausreichend reproduzierbar sichergestellt werden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine verbesser
te handgeführte Bestrahlungseinrichtung anzugeben, die eine
Ausführung von thermischen Bearbeitungsverfahren in kurzer
Zeitdauer und mit hoher Qualität zu niedrigen Kosten ermöglicht
und leicht zu handhaben ist. Weiter soll mit der Erfindung ein
neuartiges thermisches Bearbeitungsverfahren bereitgestellt
werden.
Diese Aufgabe wird hinsichtlich ihres Vorrichtungsaspektes
durch eine Bestrahlungseinrichtung mit den Merkmalen des An
spruchs 1 und hinsichtlich ihres Verfahrensaspektes durch ein
Bearbeitungsverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 15 ge
löst.
Die Erfindung schließt den grundlegenden Gedanken ein, die zur
Ausführung thermischer Bearbeitungsverfahren an sich bekannten
Strahlungsquellen im Bereich des nahen Infrarot, insbesondere
Halogenlampen mit einem wesentlichen Strahlungs-Wirkanteil im
Wellenlängenbereich zwischen 0,8 µm und 1,5 µm, in einem hand
geführten Hochleistungs-Bestrahlungsgerät einzusetzen. Zusammen
mit dieser Strahlungsquelle befindet sich in einem mit einer
Handhabe versehenen Gehäuse ein an die Form und Anzahl der
Strahlungsquelle(n) angepaßter Reflektor zur Konzentrierung der
Strahlung auf einen vorbestimmten Bestrahlungsbereich. Die Erfindung
schließt weiter den Gedanken ein, hierbei eine aktive
Kühleinrichtung zur Kühlung des Reflektors und wahlweise auch
der. Strahlungsquelle vorzusehen. Diese Kühleinrichtung ist er
forderlich, um einen zuverlässigen Betrieb und eine sichere
Handhabung der Bestrahlungseinrichtung trotz der zur schnellen
Ausführung vieler Bearbeitungsverfahren erforderlichen bzw.
wünschenswerten hohen Bestrahlungsleistung zu gewährleisten.
Zur Erreichung dieser Bestrahlungsleistung ist die Bestrah
lungseinrichtung bevorzugt mit einer Mehrzahl von langgestreck
ten Hochleistungs-Halogenlampen in einem gemeinsamen Reflektor
ausgerüstet. Die Länge der eingesetzten Halogenlampen richtet
sich nach dem bevorzugten Anwendungsgebiet der Bestrahlungsein
richtung und der durch diese bedingten Größe des Bestrahlungs
bereiches.
Zur Realisierung unterschiedlich großer und gegebenenfalls auch
unterschiedlich geformter Bestrahlungsbereiche mit ein und der
selben Geräte-Grundkonfiguration ist insbesondere ein verstell
barer und/oder auswechselbarer Reflektor und/oder eine vor die
Strahlungsquelle gesetzte Blende sinnvoll. Die Blende sollte so
bemessen sein, daß der durch sie begrenzte Bestrahlungsbereich
bis zu seinen Rändern eine im wesentlichen homogene Strahlungs
flußdichteverteilung hat. Hierdurch wird eine über den gesamten
Bestrahlungsbereich gleichmäßige Erwärmung des Bearbeitungsge
genstandes, d. h. das Vorliegen übereinstimmender Prozeßparame
ter an allen Punkten des Bearbeitungsgebietes, gewährleistet.
Das Vorsehen von Blenden mit einer rechteckigen oder kreisför
migen Öffnung wird für die meisten Anwendungsfälle bevorzugt
sein, es sind aber auch anders geformte Bestrahlungsbereiche
realisierbar.
Die Bestrahlungseinrichtung ist bevorzugt so ausgelegt, daß sie
einen Bestrahlungsbereich mit einer Fläche im Bereich zwischen
0,5 cm2 und 200 cm2, bevorzugt im Bereich zwischen 2 cm2 und
100 cm2, erzeugt. Es versteht sich, daß eine Auslegung des ein
zelnen Gerätes entweder für Bearbeitungsverfahren mit relativ
großer Bestrahlungsfläche oder aber für eher punktuelle Bear
beitungsverfahren (z. B. für "Spot Repair"-Prozesse) sinnvoll
sein wird und eine universelle Auslegung unter Einsatz auswech
selbarer Blenden eher Kompromißcharakter haben wird.
Die Anschlußleistung liegt bei Anschluß an das 220 V-Wechsel
stromnetz bevorzugt bei 2 kW oder höher, und bei Einsatz am 380 V-Drehstromnetz
sind Anschlußleistungen von 5 kW oder mehr rea
lisierbar. Je nach der Flächengröße des Bestrahlungsbereiches
sind damit Leistungsdichten von über 200 kW/m2, gegebenenfalls
auch von über 500 kW/m2, realisierbar, die die Ausführung von
Lacktrocknungs- bzw. -vernetzungsprozessen oder anderen Ober
flächenbeschichtungen in Behandlungszeiten von wenigen Sekunden
ermöglichen.
Bei Auslegung für nicht allzu hohe Leistungsdichten ist eine
Ausführung der Kühleinrichtung mit einem eingebauten (insbeson
dere hinter dem Reflektor angeordneten) Kühlgebläse möglich,
was in vorteilhafter Weise den Verzicht auf externe Medien (au
ßer Strom) ermöglicht. Bei Hochleistungsanwendungen ist jedoch
eine Ausführung mit einem Kühlfluidanschluß und Kühlfluid-Strö
mungskanälen im Reflektor zu bevorzugen. Als Kühlfluid kommt
insbesondere Wasser, aber auch Druckluft in Betracht. Beide Me
dien stehen im Werkstattbereich in der Regel zur Verfügung, und
Baustellen verfügen normalerweise zumindest über einen Wasser
anschluß. Es versteht sich indes, daß die Notwendigkeit der ex
ternen Zuführung eines Kühlmediums die Handhabung des Bestrah
lungsgerätes etwas behindert, so daß sie auf Hochleistungsan
wendungen beschränkt bleiben sollte.
Das vorgeschlagene Bestrahlungsgerät ist bevorzugt mit Meßein
richtungen für relevante Prozeßparameter versehen, insbesondere
mit einer Abstands- und/oder einer Temperaturmeßeinrichtung,
die vorzugsweise berührungslos arbeiten. In dieser bevorzugten
Ausführung umfassen die Meßeinrichtungen speziell einen Ultra
schall-Abstandsfühler und/oder ein Pyrometerelement zur Ober
flächentemperaturmessung auf dem Bearbeitungsgegenstand. In ei
ner sinnreichen Ausführung ist insbesondere ein Pyrometerele
ment zur Temperaturmessung hinter dem Reflektor angeordnet, und
ein Ausschnitt im Reflektor bestimmt seinen Erfassungsbereich
inmitten des zu behandelnden Oberflächenbereiches des Bearbei
tungsgegenstandes.
In einer höherwertigen Ausführung ist die Bearbeitungseinrich
tung mit einer Leistungssteuerstufe versehen, die über einen
Leistungs- oder Temperaturwähler am Gehäuse manuell oder über
einen mit der Meßeinrichtung oder den Meßeinrichtungen verbun
denen Steueranschluß zumindest halbautomatisch angesteuert
wird. Eine weiter bevorzugte Variante dieser Ausführung ist
durch das Vorhandensein einer Regeleinrichtung zur Regelung der
Bestrahlungsleistung nach einer vorgegebenen Temperatur oder
Strahlungsflußdichte auf dem Bearbeitungsgegenstand gekenn
zeichnet.
Weiter bevorzugt ist eine Ausführung mit einer Anzeigeeinrich
tung zur Anzeige des Betriebszustandes und/oder des Wertes min
destens eines Parameters des Bearbeitungsverfahrens, insbeson
dere des Abstandes der Strahlungsquelle zum Bearbeitungsgegen
stand und/oder der Temperatur auf dessen Oberfläche. Die Anzei
geeinrichtung ist entsprechend mit der Stromversorgungs- und
Ansteuereinrichtung bzw. der oben erwähnten Meßeinrichtung bzw.
den Meßeinrichtungen verbunden.
Das vorgeschlagene Verfahren unter Einsatz der oben beschriebe
nen Bestrahlungsvorrichtung zeichnet sich durch die Anwendbar
keit unter weitgehend beliebigen Umgebungsbedingungen aus, wie
sie auf dem Bau oder im Werkstattbereich herrschen. Es ist in
vorteilhafter Weise in kurzen Zeitspannen unterhalb von 30 s,
insbesondere von weniger als 10 s und in vielen Fällen sogar in
weniger als 5 s bis zum gewünschten Verfahrensergebnis ausführ
bar. Die bevorzugte Verfahrensdurchführung mit Messung und An
zeige und/oder Regelung verfahrensbestimmender Parameter ermög
licht die Ausführung auch unabhängig von hochqualifiziertem
Fachpersonal.
Vorteile und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich im üb
rigen aus den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschrei
bung bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der Figuren.
Von diesen zeigen:
Fig. 1 eine skizzenartige perspektivische Darstellung einer
Bearbeitungseinrichtung gemäß einer ersten Ausfüh
rungsform der Erfindung,
Fig. 2 eine skizzenartige perspektivische Darstellung einer
Bearbeitungseinrichtung gemäß einer zweiten Ausfüh
rungsform der Erfindung und
Fig. 3 ein Funktions-Blockschaltbild zur Erläuterung ver
schiedener Meß- und Steuerungsmöglichkeiten bei einer
Bearbeitungseinrichtung der in Fig. 1 oder 2 gezeig
ten Art.
Fig. 1 zeigt ein NIR-Bestrahlungsgerät 100 gemäß einer ersten
Ausführungsform der Erfindung, welches in seiner Form ähnlich
einer Handbohrmaschine oder Spritzpistole ausgeführt ist. An
einem in Art eines Revolvergriffs ausgebildeten Handgriff 101
sind ein Ein-/Ausschalter 103 und ein als Drehsteller ausgebil
deter Temperaturwähler 105 angeordnet. Auf dem Handgriff 101
ist fest ein Gehäuse 107 angebracht, das einen oder mehrere
(nicht dargestellte) NIR-Strahler, insbesondere Halogenlampe(n)
kurzer Bauart, und die zugehörige Stromversorgung und Ansteuerelektronik
aufnimmt und an dem ein Netzanschlußkabel 109 ange
bracht ist.
Das Gehäuse 107 hat einen Befestigungsring 111 zur auswechsel
baren Anbringung verschiedener Reflektoren, von denen in der
Figur ein "Spotlight"-Reflektor 113A mit (im Längsschnitt)
teil-elliptischer Geometrie und ein "Flashlight"-Reflektor mit
(im Längsschnitt) teil-parabolischer Geometrie gezeigt sind.
Lüftungsschlitze 115 im Gehäuse 107 dienen zur Wärmeabführung
aus dem Bereich der Strahler über einen eingebauten Lüfter.
Mit dem in Fig. 1 dargestellten Bestrahlungsgerät 100 ist in
Abhängigkeit von der Geometrie des angebrachten Reflektors eine
eher punktuell fokussierte oder mehr breitflächig angelegte Be
strahlung einer Oberflächenschicht 117 auf einem Bearbeitungs
gegenstand 119 möglich, um dort beispielsweise einen Trock
nungs- oder Vernetzungsvorgang, eine Schichtausheilung, ein
Verschmelzen oder andere Bearbeitungsvorgänge auszuführen. Das
NIR-Bestrahlungsgerät 100 ist hier speziell als kostengünstiges
(Low-Cost-)Gerät ohne Anzeigeeinrichtungen und ohne besondere
Ansprüche an die Bereitstellung zusätzlicher Medien (Wasser
oder Druckluft) am Einsatzort konzipiert.
In Fig. 2 ist hingegen ein höherwertiges NIR-Bestrahlungsgerät
200 skizziert, welches zur Erzeugung hoher Bestrahlungsleistun
gen für Hochleistungs-Bearbeitungsvorgänge auf größeren Flächen
und mit entsprechenden Anzeigemöglichkeiten konzipiert ist. Die
Darstellung ist zur Verdeutlichung bestimmter Merkmale synop
tisch angelegt, worauf nachfolgend noch genauer hingewiesen
wird.
Das NIR-Bestrahlungsgerät 200 hat ebenfalls einen Handgriff 201
mit einem Ein-/Ausschalter 203 und einem (hier als Schiebereg
ler ausführten) Temperaturwähler 205, auf dem ein Gehäuse 207
sitzt. Am Gehäuse 207 ist hier neben einem Netzanschlußkabel
209 ein Kühlwasserschlauch 210 zur Versorgung einer (nicht dar
gestellten) Wasserkühlung der Lampenreflektoren angebracht.
Im Gehäuse 207 ist eine in der Draufsicht annähernd quadrati
sche Halogenlampen-Reflektor-Kombination 212 fest montiert. Im
Übergangsbereich zwischen der Gehäusevorderfläche und der Rück
seite der Lampen-Reflektor-Kombination 212 sind auch bei diesem
Gerät Lüftungsöffnungen 215 zur zusätzlichen Kühlung ange
bracht. Eine Nutführung 217 an der Vorderfläche der Lampen-Re
flektor-Kombination 212 dient zur Aufnahme auswechselbarer
Blenden, von denen in der Figur (in angedeuteter Querschnitts
darstellung zur Verdeutlichung der unterschiedlichen Ausfüh
rung) eine erste Blende 219A mit großer Bestrahlungsöffnung und
eine zweite Blende 219B mit mittlerer Bestrahlungsöffnung zur
Festlegung unterschiedlich großer Bestrahlungsbereiche auf ei
ner zu bearbeitenden Oberfläche gezeigt sind. Es versteht sich,
daß mit dem Bestrahlungsgerät ein mehrteiliger Blendensatz mit
unterschiedlichen Querschnittsflächen und Formen der Öffnungen
zur Ausführung verschiedener Bearbeitungsvorgänge lieferbar
sein kann.
Das Bestrahlungsgerät 200 hat ein mehrteiliges Displayfeld 221,
welches sich in der praktischen Ausführung zweckmäßigerweise
auf der Gehäuserückseite befinden wird, in der Figur jedoch an
der Gehäuse-Seitenfläche dargestellt ist. In der skizzierten
Ausführung umfaßt es zwei (nicht einzeln bezeichnete) numeri
sche Anzeigen sowie eine Kontrollleuchte, beispielsweise zur
Leistungs- und Temperaturanzeige sowie zur Betriebszustandsan
zeige ("Ein/Aus").
Fig. 3 zeigt in Art eines Funktions-Blockschaltbildes die
Stromversorgungs-, Meß-, Steuer- und Anzeigeeinrichtungen eines
NIR-Bestrahlungsgerätes 300 der in Fig. 1 oder 2 gezeigten Art
gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Das Be
strahlungsgerät 300 hat als Wirkeinrichtung eine Halogenlampen-
Reflektor-Kombination 301 mit vier röhrenförmigen Halogenlampen
303 und einem gemeinsamen, massiven Reflektor 305, in den längs
durchgehende Kühlwasserkanäle 307 und eine zentrale Aussparung
309 mit weiter unten angegebener Zweckbestimmung eingearbeitet
sind.
Zur Stromversorgung und Ansteuerung der Halogenlampen 303 ist
eine Stromversorgungseinheit 311 vorgesehen, die über einen
Ein-/Ausschalter 313 an das Wechselstromnetz angeschlossen ist.
Der Ein-/Ausschalter 313 bildet zusammen mit einer Temperatur
wählereinheit 315 eine Betätigungseinrichtung 317 des Bestrah
lungsgerätes.
Ein Stellsignal von der Temperaturwählereinheit 315 gelangt zu
einem Stelleingang einer Leistungsregelstufe 319, die ausgangs
seitig mit einem Steuereingang der Stromversorgungseinheit 311
sowie einem Leistungs-Anzeigeelement 321 verbunden ist. Über
zwei Steuersignaleingänge ist die Leistungsregelstufe 319 ei
nerseits mit einem Ultraschall-Entfernungsmesser 323 und ande
rerseits mit einer Temperaturmeßeinrichtung 325 verbunden, wel
che ihrerseits das Meßsignal eines Pyrometerelementes 327 em
pfängt. Die Leistungsregelstufe 319 bildet zusammen mit der
Stromversorgungseinheit 311 ein Stromversorgungs- und Ansteuer
einheit 329 des NIR-Bestrahlungsgerätes 300.
Der Ultraschall-Entfernungsmesser 323 ist weiterhin mit einem
Entfernungs-Anzeigeelement 331 verbunden, und die Temperatur
meßeinrichtung 325 ist mit einem Temperatur-Anzeigeelement 333
verbunden. Das Entfernungs-Anzeigeelement 331 und das Tempera
tur-Anzeigeelement 333 bilden zusammen mit dem Leistungs-Anzei
geelement 321 ein Displayfeld 335 des Bestrahlungsgerätes.
Nach Einschaltung des Bestrahlungsgerätes mittels des Ein-/Aus
schalters 313 stellt der Benutzer in der bevorzugten Anwen
dungsweise an der Temperaturwählereinheit 315 eine vorbestimmte
geeignete Bearbeitungstemperatur zur Bearbeitung einer Oberflä
chenschicht 337 auf einem Bearbeitungsgegenstand 339 ein. Das
entsprechende Stellsignal wird an die Leistungsregelstufe 319
übermittelt, die in Abhängigkeit vom Meßsignal des Ultraschall-
Entfernungsmessers 323 und des Pyrometerelementes 327 (verar
beitet in der Temperaturmeßeinrichtung 325) ein Ansteuersignal
für die Stromversorgungseinheit 311 ermittelt und dieser zu
führt. Die entsprechend angesteuerten Halogenlampen 303 erwär
men daraufhin die Oberflächenschicht 337, während laufend deren
Temperatur und der Abstand der Halogenlampen-Reflektor-Kombina
tion 301 zu dieser gemessen und die Meßsignale in einer Closed-
Loop-Regelung zur Gewinnung des jeweils aktuellen Ansteuersi
gnals für die Stromversorgungseinheit 311 verarbeitet werden.
Hierdurch wird - nach einer sehr kurzen Einstellzeit im Bereich
von Zehntel-Sekunden oder wenigen Sekunden - eine konstante Be
arbeitungstemperatur in einem Bestrahlungsbereich 341 der Ober
flächenschicht 337 aufrechterhalten, bis eine vorgegebene Be
strahlungsdauer abgelaufen ist und der Benutzer durch Betäti
gung des Ein-/Ausschalters 313 das Gerät wieder ausschaltet.
Die Ausführung der Erfindung ist nicht auf die oben beschriebe
nen Beispiele und hervorgehobenen Aspekte beschränkt, sondern
im Rahmen der Ansprüche ebenso in einer Vielzahl von Abwandlun
gen möglich, die im Rahmen fachgemäßen Handelns liegen.
100
;
200
;
300
NIR-Bestrahlungsgerät
101
;
201
Handgriff
103
;
203
;
313
Ein-/Ausschalter
105
;
205
;
315
Temperaturwähler
107
;
207
Gehäuse
109
Netzanschlußkabel
111
Befestigungsring
113
A Reflektor (teil-elliptisch)
113
B Reflektor (teil-parabolisch)
115
;
215
Belüftungsöffnung
117
;
337
Oberflächenschicht
119
;
339
Bearbeitungsgegenstand
210
Kühlwasserschlauch
212
;
301
Halogenlampen-Reflektor-Kombination
217
Nutführung
219
A,
219
B Blende
221
;
335
Displayfeld
303
Halogenlampe
305
Reflektor
307
Kühlwasserkanal
309
Aussparung
311
Stromversorgungseinheit
317
Betätigungseinrichtung
319
Leistungsregelstufe
321
Leistungs-Anzeigeelement
323
Ultraschall-Entfernungsmesser
325
Temperaturmeßeinrichtung
327
Pyrometerelement
329
Stromversorgungs- und Ansteuereinheit
331
Entfernungs-Anzeigeelement
333
Temperatur-Anzeigeelement
341
Bestrahlungsbereich
Claims (17)
1. Handgeführte Bestrahlungseinrichtung (100; 200; 300) zur
manuellen Ausführung eines thermischen Bearbeitungsver
fahrens, mit
mindestens einer Strahlungsquelle (303) für elektro magnetische Strahlung, deren wesentlicher Wirkanteil im Bereich des nahen Infrarot, insbesondere im Wel lenlängenbereich zwischen 0,8 µm und 1,5 µm liegt, insbesondere mindestens einer langgestreckten Halo genlampe,
einer Stromversorgungs- und Ansteuereinrichtung (329) für die Strahlungsquelle,
einem an die Form und Anzahl der Strahlungsqelle(n) angepaßten Reflektor (113A, 113B; 305) und
einer aktiven Kühleinrichtung (115; 210, 215; 305) zur Kühlung des Reflektors und wahlweise der Strah lungsquelle
in einem Gehäuse (107; 207) mit einer Handhabe (101; 201) und einem Schalt- und/oder Steuerelement (103, 105; 203, 205; 313, 315).
mindestens einer Strahlungsquelle (303) für elektro magnetische Strahlung, deren wesentlicher Wirkanteil im Bereich des nahen Infrarot, insbesondere im Wel lenlängenbereich zwischen 0,8 µm und 1,5 µm liegt, insbesondere mindestens einer langgestreckten Halo genlampe,
einer Stromversorgungs- und Ansteuereinrichtung (329) für die Strahlungsquelle,
einem an die Form und Anzahl der Strahlungsqelle(n) angepaßten Reflektor (113A, 113B; 305) und
einer aktiven Kühleinrichtung (115; 210, 215; 305) zur Kühlung des Reflektors und wahlweise der Strah lungsquelle
in einem Gehäuse (107; 207) mit einer Handhabe (101; 201) und einem Schalt- und/oder Steuerelement (103, 105; 203, 205; 313, 315).
2. Bestrahlungseinrichtung nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch
eine Mehrzahl von langgestreckten, insbesondere zueinander
parallel angeordneten, Halogenlampen (303) und einen
gemeinsamen Reflektor (305).
3. Bestrahlungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Reflektor (113A, 1138; 305) verstellbar und/oder
auswechselbar ist.
4. Bestrahlungseinrichtung nach einem der vorangehenden An
sprüche,
gekennzeichnet durch
eine vor die Strahlungsquelle gesetzte, insbesondere
auswechselbare, Blende (219A, 2198) zur definierten Be
grenzung des durch die Strahlungsquelle-Reflektor-Kombi
nation (212; 303) bestimmten Bestrahlungsbereiches (341)
mit im wesentlichen homogener Strahlungsflußdichtever
teilung.
5. Bestrahlungseinrichtung nach einem der vorangehenden An
sprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Strahlungsquelle-Reflektor-Kombination (212; 303)
und wahlweise die Blende (219A, 2198) zur Erzeugung ei
nes Bestrahlungsbereiches mit einer Fläche im Bereich
zwischen 0,5 cm2 und 200 cm2, bevorzugt im Bereich zwi
schen 2 cm2 und 100 cm2, ausgebildet sind.
6. Bestrahlungseinrichtung nach einem der vorangehenden An
sprüche,
gekennzeichnet durch
eine Anschlußleistung von 2 kW oder mehr an einem 220 V-
Wechselstromnetz oder von 5 kW oder mehr an einem 380 V-
Drehstromnetz.
7. Bestrahlungseinrichtung nach einem der vorangehenden An
sprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Kühleinrichtung mindestens ein, insbesondere hinter
dem Reflektor angeordnetes, Kühlgebläse umfaßt.
8. Bestrahlungseinrichtung nach einem der vorangehenden An
sprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Kühleinrichtung mindestens einen Kühlfluid-Strö
mungskanal (307), insbesondere mehrere Kühlfluid-Strö
mungskanäle, im Reflektor (305) und einen mit diesem
bzw. diesen verbundenen Anschluß für eine externe Kühl
fluidquelle, insbesondere einen Wasser- oder Druckluft
anschluß (210), aufweist.
9. Bestrahlungseinrichtung nach einem der vorangehenden An
sprüche,
gekennzeichnet durch
eine Meßeinrichtung für einen Parameter des Bearbei
tungsvorganges, insbesondere eine Abstands- und/oder ei
ne Temperaturmeßeinrichtung (323, 325, 327).
10. Bestrahlungseinrichtung nach einem der vorangehenden An
sprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Meßeinrichtung oder Meßeinrichtungen einen oder meh
rere berührungslos arbeitende Meßfühler, insbesondere
einen Ultraschall-Abstandsfühler (323) und/oder ein Py
rometerelement (327), aufweist/aufweisen.
11. Bestrahlungseinrichtung nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, daß
der oder mindestens einer der Meßfühler (327) hinter dem
Reflektor (305) angeordnet ist, wobei der Reflektor dort
zur Schaffung eines Erfassungsbereiches des Meßfühlers
eine Ausnehmung (309) aufweist.
12. Bestrahlungseinrichtung nach einem der vorangehenden An
sprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Stromversorgungs- und Ansteuereinrichtung (329) eine
eingangsseitig mit dem als Leistungs- oder Temperatur
wähler (315) ausgebildeten Steuerelement und/oder der
Meßeinrichtung (323, 325, 327) verbundene Leistungssteu
erstufe (319) zur Steuerung der Bestrahlungsleistung
aufweist.
13. Bestrahlungseinrichtung nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Leistungssteuerstufe eine Regeleinrichtung (319) zur
mindestens wahlweisen Regelung der Bestrahlungsleistung
nach einer vorgegebenen Temperatur oder Strahlungsfluß
dichte auf dem Bearbeitungsgegenstand (339) umfaßt.
14. Bestrahlungseinrichtung nach einem der vorangehenden An
sprüche,
gekennzeichnet durch
eine mit der Stromversorgungs- und Ansteuereinrichtung
(329) und/oder der Meßeinrichtung bzw. den Meßeinrich
tungen (323, 325, 327) verbundene Anzeigeeinrichtung
(331, 333) zur Anzeige des Betriebszustandes und/oder
des Wertes mindestens eines Parameters des Bearbeitungs
verfahrens, insbesondere des Abstandes der Strahlungs
quelle (303) zum Bearbeitungsgegenstand (339) und/oder
der Temperatur auf diesem.
15. Thermisches Bearbeitungsverfahren zur Vor-Ort-Behandlung
eines, insbesondere ortsfest eingebauten, Bearbeitungs
gegenstandes (119; 339) unter Umgebungsbedingungen, insbesondere
zur Trocknung und/oder Vernetzung und/oder Fi
xierung einer Beschichtung (117; 337) auf einem Träger,
unter Einsatz einer Bestrahlungseinrichtung (100; 200;
300) nach einem der vorangehenden Ansprüche.
16. Bearbeitungsverfahren nach Anspruch 15,
gekennzeichnet durch
eine Bestrahlungsdauer von weniger als 30 s, insbesonde
re von weniger als 10 s und vorzugsweise von weniger als
5 s.
17. Bearbeitungsverfahren nach Anspruch 15 oder 16,
dadurch gekennzeichnet, daß
ein Prozeßparameter, insbesondere der Abstand zum Bear
beitungsgegenstand oder die Temperatur auf dessen Ober
fläche, gemessen und angezeigt und/oder das Bearbei
tungsverfahren bezüglich dieses Parameters geregelt
wird.
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