DE10051642B4

DE10051642B4 - irradiation device

Info

Publication number: DE10051642B4
Application number: DE2000151642
Authority: DE
Inventors: Kai K.O. Dr.-Ing. Bär; Günther GESELL; Rainer Dr.-Ing. Gaus; Torsten Berge
Original assignee: Advanced Photonics Technologies AG
Current assignee: Advanced Photonics Technologies AG
Priority date: 2000-10-18
Filing date: 2000-10-18
Publication date: 2009-06-25
Anticipated expiration: 2020-10-19
Also published as: DE10051642A1

Abstract

Bestrahlungsanordnung (1; 21) für thermische Bearbeitungsprozesse mit einer Mehrzahl von im wesentlichen nebeneinander und parallel zueinander angeordneten Strahlungsquellen für elektromagnetische Strahlung, deren wesentlicher Wirkanteil im Bereich des nahen Infrarot liegt, mit jeweils mindestens einer langgestreckten Halogenlampe (3; 23), die einen röhrenförmigen, an den Enden mit Anschlüssen versehenen Glaskörper mit mindestens einer Glühwendel hat, und jeweils einem langgestreckten, massiven Reflektor (5; 25; 35), in den mindestens ein Kühlfluid-Strömungskanal (35b) mit einem Einlaß und einem Auslaß (35c) am oder nahe dem Ende des Reflektors eingeformt ist, gekennzeichnet durch eine Mehrzahl von massiven, bezüglich der Halogenlampe und eines Bearbeitungsgegenstandes seitlich von den Reflektoren angeordneten Seitenreflektoren (30), in die jeweils mindestens ein Kühlfluid-Strömungskanal (47b) mit einem Einlaß und einem Auslaß (47c) an oder nahe ihren Enden eingeformt ist.Irradiation arrangement (1; 21) for thermal treatment processes comprising a plurality of electromagnetic radiation sources substantially adjacent to each other and parallel to each other, the substantial active component being in the near infrared region, each comprising at least one elongated halogen lamp (3; , end-capped glass body having at least one filament, and each an elongated solid reflector (5; 25; 35) into which at least one cooling fluid flow channel (35b) having an inlet and an outlet (35c) on or formed near the end of the reflector, characterized by a plurality of solid side reflectors (30) disposed laterally of the reflectors with respect to the halogen lamp and an article to be processed, into each of which at least one cooling fluid flow channel (47b) having an inlet and an outlet (47c ) formed at or near its ends i st.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bestrahlungsanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to an irradiation arrangement according to the preamble of claim 1.

Aus früheren Patentanmeldungen der Anmelderin, so etwa der DE 197 36 462 A1 , WO 99/42774 A1 der DE 10024731 A1 , sind Verfahren zur Behandlung von Oberflächen, Bearbeitung von Materialien und Herstellung von Verbundwerkstoffen unter Einsatz von elektromagnetischer Strahlung bekannt, deren wesentlicher Wirkanteil im Bereich des nahen Infrarot, insbesondere 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 Leistungsdichte wesentlich.From earlier patent applications of the applicant, such as the DE 197 36 462 A1 . WO 99/42774 A1 of the DE 10024731 A1 , Processes for the treatment of surfaces, processing of materials and production of composite materials using electromagnetic radiation are known, the essential active component in the range of the near infrared, in particular in the wavelength range between 0.8 .mu.m and 1.5 .mu.m. In a number of these applications, the realization of a relatively wide irradiation zone is essential in the interest of high productivity of the respective high power density process.

Es ist daher der Einsatz einer langgestreckten Halogenlampe, die einen röhrenförmigen, an den Enden gesockelten Glaskörper mit mindestens einer Glühwendel hat, mit einem langgestreckten Reflektor als Strahlungsquelle für thermische Bearbeitungsprozesse bekannt. Auch Parallelanordnungen mehrerer solcher Strahlungsquellen sind bekannt.It is therefore the use of an elongated halogen lamp, the one tubular Glass body socketed at the ends with at least one filament has, with an elongated reflector as a radiation source for thermal Machining processes known. Also parallel arrangements of several such radiation sources are known.

Bei bekannten Strahlungsquellen bzw. Bestrahlungsvorrichtungen mit langgestreckten, beidseitig gesockelten Lampen – beispiels weise für medizinische oder lichttechnische Anwendungen – haben die Lampen Anschlüsse bzw. Sockel, die koaxial zum Glaskörper an dessen Enden angeordnet sind; vgl. etwa die US 4,287,554 A oder DE 33 178 12 A1 . Diese Druckschriften beschreiben im übrigen Bestrahlungsanordnungen mit mehreren Strahlungsquellen, die parallel nebeneinander angeordnet sind.In known radiation sources or irradiation devices with elongated, double-capped lamps - example, for medical or lighting applications - the lamps have connections or sockets, which are arranged coaxially to the glass body at its ends; see. about the US 4,287,554 A or DE 33 178 12 A1 , Incidentally, these documents describe irradiation arrangements with a plurality of radiation sources, which are arranged parallel next to one another.

Mit einer solchen Strahlungsquelle läßt sich eine breite und erforderlichenfalls außerdem langgestreckte Bestrahlungszone mit über ihre Breite annähernd konstanter Strahlungsflußdichte realisieren, die wiederum über die entsprechende Breite des Arbeitsbereiches einheitliche Prozeßbedingungen schafft.With Such a radiation source can be a wide and, if necessary, also elongate irradiation zone with more than approaching their latitude constant radiant flux density realize, in turn, over the corresponding width of the working area creates uniform process conditions.

Bei der Realisierung einer Vielzahl von Applikationen von im nahen Infrarot arbeitenden Bestrahlungsanordnungen („NIR-Bestrahlungsanordnungen") haben die Erfinder festgestellt, daß das Vorsehen von Gegenreflektoren auf der der Strahlungsquelle abgewandten Seite des Bearbeitungsgegenstandes – insbesondere eines flächigen und gegebenenfalls schnell geförderten Bearbeitungsgegenstandes, wie einer Papierbahn, einer Kunststofffolie oder eines Elastomerprofiles o. ä. – wesentliche Verbesserungen beim behandelten Produkt und in der Prozeßführung erbringen kann. Derartige Gegenreflektoren werden daher für eine Reihe von technologischen Applikationen der NIR-Bestrahlungsanordnungen eingesetzt.at the realization of a variety of applications in the near infrared working irradiation arrangements ("NIR irradiation arrangements") have the inventors found that Provision of counter-reflectors facing away from the radiation source Side of the object to be processed - especially a flat and if necessary, quickly subsidized Machining object, such as a paper web, a plastic film or an elastomer profile o. Ä. - Essential Improvements in the treated product and process management can. Such counter-reflectors are therefore used for a number of technological Applications of NIR irradiation arrangements used.

Beim Einsatz insbesondere unter Anwendung höchster Strahlungsflußdichten (von 200 kW/m² und mehr) hat sich eine aktive Kühlung der Gegenreflektoren und vielfach auch von Seitenreflektoren als praktisch unverzichtbar erwiesen. Trotz des hohen Reflexionsgrades nehmen diese nämlich soviel Strahlungsenergie in Form von Wärme auf, daß ihre Formtreue bei längerem Einsatz ohne aktive Kühlung nicht ohne weiteres gewährleistet ist. Außerdem ermöglicht eine Kühlung der Gegen- bzw. Seitenreflektoren Wärme aus dem Reflektorzwischenraum, d. h. der Bearbeitungszone.When used in particular under application of the highest radiation flux densities (of 200 kW / m ² and more), active cooling of the counter-reflectors and in many cases also of side reflectors has proven to be practically indispensable. In spite of the high degree of reflection, these absorb so much radiant energy in the form of heat that their dimensional stability is not readily guaranteed during prolonged use without active cooling. In addition, cooling of the counter and side reflectors allows heat from the reflector gap, ie the processing zone.

Aus der DE 3 854 703 T2 ist eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt. Diese umfasst eine flache, mit einem Kühlmitteleinlass und einem Kühlmittelauslass versehene Kühlplatte, die mit einer Reflektorfläche versehen ist. Diese Kühlplatte ist den Bestrahlungslampen und Reflektoren und dem Bearbeitungsgegenstand gegenüberliegend geordnet. In dieser Druckschrift wird an anderer Stelle darauf hingewiesen, dass die Trocknungs- und Kühlungsvorrichtung modular aufgebaut sein kann.From the DE 3 854 703 T2 a device according to the preamble of claim 1 is known. This comprises a flat, provided with a coolant inlet and a coolant outlet cooling plate, which is provided with a reflector surface. This cooling plate is arranged opposite the irradiation lamps and reflectors and the article to be processed. In this document, it is pointed out elsewhere that the drying and cooling device can be modular.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Bestrahlungsanordnung der gattungsgemäßen Art anzugeben, die eine effiziente Ausführung von praktisch wichtigen Bearbeitungsvorgängen, insbesondere an gefördertem flächigen Material, ermöglicht und für unterschiedliche Applikationen rationell hergestellt werden kann.Of the The invention is therefore based on the object, an improved irradiation arrangement of generic type indicate the efficient execution of practically important ones Machining operations, in particular at subsidized flat Material, allows and for different applications can be produced efficiently.

Diese Aufgabe wird durch eine Bestrahlungsanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.These Task is by an irradiation arrangement with the features of claim 1.

Die Erfindung schließt den wesentlichen Gedanken ein, die technologisch erwünschte Gegen- bzw. Seitenreflektorfläche modulartig aus einer Mehrzahl massiver Gegen- bzw. Seitenreflektorelemente aufzubauen. Sie schließt weiter den Gedanken des Vorsehens eines (im wesentlichen durchgehenden) Kühlfluid-Strömungskanals in diesen Reflektorelementen ein, der an oder nahe deren Enden einen Einlaß und einen Auslaß hat. Der modulartige Aufbau aus – insbesondere gleichartigen – Gegen- bzw. Seitenreflektorelementen – ermöglicht in Baukastenart die Ausführung von unterschiedlich langen bzw. breiten Bestrahlungszonen für verschiedenartigste Bearbeitungsprozesse mit einem Minimum an Konstruktions- und Logistikaufwand.The Invention includes the essential thoughts, the technologically desired counter or Side reflector surface modular from a plurality of massive counter or side reflector elements build. she closes continue the idea of providing a (essentially continuous) Cooling fluid flow channel in these reflector elements, which at or near the ends of a Inlet and has an outlet. The modular structure of - in particular like - counter or Side reflector elements - allows in Modular design the execution of different long or wide irradiation zones for most diverse Machining processes with a minimum of design and logistics effort.

In einer besonders einfachen und leicht kombinierbaren Ausführung sind die Querschnitte der Reflektoren und Gegen- bzw. Seitenreflektoren (zumindest in der Außenkontur) im wesentlichen flach rechteckig. Dieser Querschnitt ist besonders leicht herzustellen, zu transportieren und zu lagern und ermöglicht die einfache Nebeneinander-Reihung von Reflektorelementen zur Ausführung eines in einer Ebene liegenden Reflektor-, Gegenreflektor- oder Seitenreflektorfeldes mit größeren Abmessungen.In a particularly simple and easily combinable embodiment, the cross sections of the reflectors and counter- or side reflectors (at least in the outer contour) are substantially flat rectangular. This cross section is particularly light Manufacture, transport and store and allows the simple juxtaposition of reflector elements for carrying out a lying in a plane reflector, Gegenreflektor- or side reflector field with larger dimensions.

Zur Minimierung der Wärmeabsorption und Maximierung des Anteils der für den Verarbeitungsprozeß verfügbaren Strahlung sind die Oberflächen aller Reflektoren hoch reflektierend, insbesondere poliert, ausgeführt. Für die meisten Anwendungsfälle ist eine plane Ausführung der Oberflächen der Gegen- bzw. Seitenreflektoren sinnvoll. Die Reflektor-Wirkflächen der den Halogenlampen direkt zugeordneten Reflektorelemente haben dagegen bevorzugt andere Querschnittsformen, etwa die Form eines Ellipsen- oder Parabelabschnitts oder eine Trapezform. Bevorzugt ist hierbei aus derzeitiger Sicht eine annähernde W-Form, wie sie in der DE 199 09 542 A1 der Anmelderin beschrieben ist.To minimize heat absorption and maximize the proportion of radiation available for the processing process, the surfaces of all the reflectors are highly reflective, especially polished. For most applications, a flat design of the surfaces of the counter and side reflectors makes sense. By contrast, the reflector active surfaces of the reflector elements directly assigned to the halogen lamps preferably have other cross-sectional shapes, for example the shape of an elliptical or parabolic section or a trapezoidal shape. In this case, from an actual point of view, an approximate W-shape, as used in the US Pat DE 199 09 542 A1 the applicant is described.

Die Gegenreflektoren sind für eine Vielzahl praktischer Anwendungen bevorzugt in strengem Sinne gegenüber den Lampen und deren Reflektoren angeordnet, d. h. in einer parallel zu der durch die Mittenachsen der Halogenlampen aufgespannten Ebene. Die Seitenreflektoren sind typischerweise in einer im wesentlichen senkrecht zu der durch die Mittenachsen der Halogenlampen aufgespannten Ebene liegenden Ebene angeordnet. Für spezielle Anwendungen ist aber durchaus eine Schrägstellung der Seitenreflektoren in Betracht zu ziehen, beispielsweise zur Bestrahlung von geneigten Seiten- oder Deckflächen zu behandelnder Produkte.The Counter reflectors are for a variety of practical applications preferred in a strict sense across from arranged the lamps and their reflectors, d. H. in a parallel to the plane spanned by the center axes of the halogen lamps. The side reflectors are typically in one substantially perpendicular to the spanned by the center axes of the halogen lamps Plane level arranged. For special applications is but quite an inclination of the Consider side reflectors, for example for irradiation inclined side or top surfaces of products to be treated.

Bei Kombination der den Halogenlampen zugeordneten (Haupt-)Reflektoren sowohl mit Gegenreflektoren als auch mit Seitenreflektoren kann ein am Umfang weitgehend geschlossener Strahlungskasten ausgebildet werden, der durch die aktive Kühlung von einigen oder allen Begrenzungsflächen weitgehend gegen einen Wärmestau im Innenraum geschützt ist.at Combination of the (main) reflectors associated with the halogen lamps both with counter-reflectors and with side reflectors can formed on the circumference largely closed radiation box be that by active cooling of some or all boundary surfaces largely against one heat accumulation protected in the interior is.

In einer besonders flexibel und rationell aufzubauenden Ausführung der Bestrahlungsanordnung sind an den Enden der jeweiligen Reflektoren im wesentlichen senkrecht zu diesen verlaufende Kühlfluid-Verteiler vorgesehen, die über entsprechende Ein- bzw. Auslässe einen einzelnen Kühlfluid-Anschluß mit den Kühlfluid-Strömungskanälen in den einzelnen Reflektorelementen verbinden. Diese haben bevorzugt einen rechteckigen, insbesondere quadratischen, Querschnitt und sind im montierten Zustand der Bestrahlungsanordnung vorzugsweise durch Verschrauben oder Verklammern fest mit den Reflektoren und Gegen- bzw. Seitenreflektoren verbunden. Sie bilden damit gewissermaßen zugleich den Tragbalken für die jeweiligen Reflektorfelder bzw. bei einem weitgehend geschlossenen Strahlungskasten einen Tragrahmen desselben.In a particularly flexible and rational design of the Irradiation arrangement are at the ends of the respective reflectors in provided substantially perpendicular to these extending cooling fluid distributor, the above corresponding input or outlets a single cooling fluid connection with the Cooling fluid flow channels in the connect individual reflector elements. These preferably have one rectangular, in particular square, cross-section and are in mounted state of the irradiation arrangement preferably by Screwing or clamping firmly to the reflectors and counterparts or side reflectors connected. In a sense, they thus form the same Stringer for the respective reflector fields or in a largely closed Radiation box a support frame of the same.

Die Anordnung der in den Kühlfluid-Verteilern vorgesehenen Öffnungen des dort angeordneten Kühlfluid-Strömungskanals sind bevorzugt so auf die Breiten der Reflektorelemente und die Anordnung der Strömungskanäle in diesen abgestimmt, daß beim Verbinden von aneinandergereihten Reflektorelementen mit den Kühlfluid-Verteilern die Ein- und Auslässe beider Komponenten derart miteinander ausgerichtet sind, daß die jeweiligen Strömungskanäle ohne zusätzliche Verbindungselemente direkt miteinander kommunizieren. Eine Abdichtung erfolgt in rationeller und kostengünstiger Weise durch einfache O-Ringe.The Arrangement of in the cooling fluid distributors provided openings the cooling fluid flow channel arranged there are preferably so on the widths of the reflector elements and the Arrangement of the flow channels in these agreed that when Connecting juxtaposed reflector elements with the cooling fluid distributors the inlets and outlets both components are aligned with each other so that the respective Flow channels without additional Connecting elements communicate directly with each other. A seal takes place in a rational and cost-effective manner by simple O-rings.

Die Realisierung unterschiedlich langer Strahlungsfelder erfolgt durch entsprechendes Ablängen der Kühlfluid-Verteiler, ebenso wie die Realisierung unterschiedlich breiter Strahlungsfelder durch entsprechendes Ablängen der Reflektorelemente erfolgt. Die Öffnungen der Kühlfluid-Strömungskanäle an den Stirnseiten der jeweiligen Elemente werden durch Stopfen verschlossen.The Realization of radiation fields of different lengths takes place corresponding cutting to length the cooling fluid distributor, as well as the realization of different width radiation fields corresponding cutting to length the reflector elements takes place. The openings of the cooling fluid flow channels to the End faces of the respective elements are closed by plugs.

Vorteile und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich im übrigen aus den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der Figuren. Von diesen zeigen:advantages and expediencies The invention will be apparent in the rest from the dependent claims and the following description of preferred embodiments based on the figures. From these show:

1 eine schematische perspektivische Darstellung einer NIR-Bestrahlungsanordnung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung, 1 a schematic perspective view of an NIR irradiation arrangement according to a first embodiment of the invention,

2 eine schematische perspektivische Darstellung einer NIR-Bestrahlungsanordnung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, 2 a schematic perspective view of an NIR irradiation arrangement according to a second embodiment of the invention,

3 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines aus zwei Reflektoren bestehenden Haupt-Reflektorfeldes gemäß einer Ausführung der Erfindung und 3 a partially sectioned side view of a consisting of two reflectors main reflector field according to an embodiment of the invention and

4A und 4B zwei teilweise geschnittene Seitenansichten (in Quer- und Längsrichtung) eines aus zwei Gegenreflektoren bestehenden Gegenreflektorfeldes gemäß einer Ausführung der Erfindung. 4A and 4B two partially sectioned side views (in the transverse and longitudinal directions) of a two Gegenreflektoren existing Gegenreflektorfeldes according to an embodiment of the invention.

1 zeigt in einer schematischen perspektivischen Darstellung die wesentlichen Elemente einer NIR-Bestrahlungsanordnung 1, die insbesondere zur thermischen Bearbeitung eines relativ voluminösen Bearbeitungsgegenstandes (Werkstücks) geeignet ist. Sie umfaßt eine Strahleranordnung 2 aus insgesamt neun langgestreckt röhrenförmigen Halogen-Glühfadenlampen 3, die zur primären Emission von Infrarotstrahlung im Bereich zwischen 0,8 μm und 1,5 μm Wellenlänge betrieben werden, und ein diesen zugeordnetes Haupt-Reflektorfeld 4, das aus drei gleichartigen Reflektoren 5 aufgebaut ist. Weiterhin umfaßt die NIR-Bestrahlungsanordnung 1 ein gegenüber dem Haupt-Reflektorfeld und parallel zu diesem angeordnetes Gegenreflektorfeld 6 aus drei gleichartigen Gegenreflektoren 7. 1 shows a schematic perspective view of the essential elements of an NIR irradiation arrangement 1 , which is particularly suitable for the thermal processing of a relatively voluminous machining object (workpiece). It comprises a radiator arrangement 2 out of a total of nine elongated tubular halogen filament lamps 3 , which are operated for the primary emission of infrared radiation in the range between 0.8 .mu.m and 1.5 .mu.m wavelength, and a this associated main reflector field 4 consisting of three similar reflectors 5 is constructed. Furthermore, the NIR irradiation arrangement comprises 1 a with respect to the main reflector array and arranged parallel to this Gegenreflektorfeld 6 from three similar counter-reflectors 7 ,

Auf den Rückseiten der Reflektoren 5 und Gegenreflektoren 7 sind jeweils zwei Kühlwasser-Verteilerbalken 8 mit quadrati schem Querschnitt angebracht, die jeweils einen Wasseranschluß 9 haben. Diese Kühlwasser-Verteilerbalken 8 sind auf eine in 3 bis 4B gezeigte und weiter unten genauer beschriebene Weise mit einem Kühlwasserkanal versehen und haben Kühlwasser-Ein- bzw. -Auslässe, die mit entsprechenden Ein- bzw. Auslässen von in den Reflektorelementen angeordneten Kühlwasserkanälen verbunden sind. Sie dienen als Verteiler für eine Wasserkühlung der einzelnen Reflektorelemente der Reflektorfelder 4 und 6.On the backs of the reflectors 5 and counter-reflectors 7 each are two cooling water manifolds 8th with square cross-section attached, each with a water connection 9 to have. These cooling water manifolds 8th are on an in 3 to 4B shown and described in more detail below with a cooling water channel and have cooling water inlets and outlets, which are connected to corresponding inlets and outlets arranged in the reflector elements cooling water channels. They serve as distributors for water cooling of the individual reflector elements of the reflector fields 4 and 6 ,

2 zeigt eine weitere NIR-Bestrahlungsanordnung 21, die einen schmaleren Bearbeitungsraum hat und daher insbesondere zur thermischen Bearbeitung eines flächigen oder doch zumindest relativ flachen Bearbeitungsgegenstandes mittels NIR-Strahlung geeignet ist. Soweit diese Anordnung mit 1 weitgehend übereinstimmende Komponenten umfaßt, sind an 1 angelehnte Bezugsziffern benutzt und wird auf eine nochmalige genauere Beschreibung nachfolgend verzichtet. 2 shows another NIR irradiation arrangement 21 , which has a narrower processing space and is therefore particularly suitable for the thermal processing of a flat or at least relatively flat processing object by means of NIR radiation. As far as this arrangement with 1 comprises largely matching components are on 1 used reference numerals and is renounced to a further detailed description below.

Derartige Übereinstimmungen bestehen insbesondere hinsichtlich des Vorhandenseins einer NIR-Strahleranordnung 22 aus neun Halogen-Glühfadenlampen 23 vor einem aus drei Reflektoren 25 aufgebauten Haupt-Reflektorfeld 24, dem ein aus drei Gegenreflektoren 27 aufgebautes Gegenreflektorfeld 26 parallel gegenüberliegt. Weiterhin sind auch hier dem Haupt- und Gegenreflektorfeld 24, 26 jeweils zwei Kühlwasser-Verteilerbalken 28 zugeordnet, d. h. auf die Rückseiten der entsprechenden Reflektorelemente aufgeschraubt. Allerdings befinden sich hier die Wasseranschlüsse 29 nicht an den Stirnseiten, sondern an den Rückseiten der Kühlwasser-Verteilerbalken 28.Such correspondences exist in particular with regard to the presence of an NIR radiator arrangement 22 from nine halogen filament lamps 23 in front of one of three reflectors 25 built-up main reflector field 24 , one of three counter-reflectors 27 built-up counter reflector field 26 parallel opposite. Furthermore, here are the main and Gegenreflektorfeld 24 . 26 two cooling water manifolds each 28 assigned, that is screwed onto the backs of the corresponding reflector elements. However, here are the water connections 29 not on the front sides, but on the backs of the cooling water manifold 28 ,

Die NIR-Bestrahlungsanordnung 21 gemäß 2 unterscheidet sich von der einfacheren Anordnung nach 1 durch das zusätzliche Vorhandensein von je einem Seitenreflektor 30 an der Ober- und Unterseite der Anordnung, wodurch ein (bis auf schmale Be- und Entlüftungsschlitze 31a, 31b) geschlossener Strah lungsraum gebildet wird. Auch die Seitenreflektoren 30 sind an Kühlwasser-Verteilerbalken 38 angebracht, die – entsprechend der Geometrie der NIR-Bestrahlungsanordnung – deutlich kürzer als die dem Haupt- und Gegenreflektorfeld zugeordneten Verteilerbalken sind und Wasseranschlüsse 29 an ihren Stirnseiten haben. Alle Kühlwasser-Verteilerbalken 29, 38, bilden – wie 2 deutlich zeigt – zwei rechteckige Rahmen, in denen sämtliche Reflektorelemente stabil gehalten sind.The NIR irradiation arrangement 21 according to 2 differs from the simpler arrangement 1 by the additional presence of one side reflector each 30 at the top and bottom of the assembly, creating a (except for narrow ventilation slots 31a . 31b ) closed radiation space is formed. Also the side reflectors 30 are on cooling water manifold 38 attached, which - according to the geometry of the NIR irradiation arrangement - are significantly shorter than the distributor beam associated with the main and counter-reflector field and water connections 29 on their faces. All cooling water manifolds 29 . 38 , make - how 2 clearly shows - two rectangular frames in which all reflector elements are kept stable.

Die Wirkflächen der Reflektoren 5 und 25 aus 1 und 2 haben eine annähernd W-förmige Querschnittsgestalt, während die Oberflächen der Gegenreflektoren 7 bzw. 27 und der Seitenreflektoren 30 plan sind. Alle Reflektorelemente sind aus einer Aluminiumlegierung stranggepreßt und haben polierte Reflexionsflächen.The effective surfaces of the reflectors 5 and 25 out 1 and 2 have an approximately W-shaped cross-sectional shape, while the surfaces of the counter-reflectors 7 respectively. 27 and the side reflectors 30 are plan. All reflector elements are extruded from an aluminum alloy and have polished reflection surfaces.

In 3 bis 4B sind der innere Aufbau der Reflektorelemente und der Kühlwasser-Verteilerbalken sowie deren Verbindung miteinander gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung näher dargestellt. Die Bezugsziffern für die einzelnen Komponenten sind in Anlehnung an 1 und 2 gewählt.In 3 to 4B the inner structure of the reflector elements and the cooling water distributor bars and their connection to each other according to a preferred embodiment of the invention are shown in more detail. The reference numbers for the individual components are based on 1 and 2 selected.

3 zeigt ein Haupt-Reflektorfeld 34 mit zwei Reflektoren 35 zur Aufnahme von jeweils sechs (also insgesamt zwölf) langgestreckten Halogenlampen. Jeder der Reflektoren 35 hat sechs im Querschnitt annähernd W-förmige Reflexionsbereiche 35a und fünf langgestreckte, im Querschnitt kreisförmige Kühlwasserkanäle 35b, die jeweils hinter dem Grenzbereich zwischen zwei Reflexionsbereichen 35a angeordnet sind. Die Kühlwasserkanäle 35b sind mäanderförmig miteinander verbunden, und die beiden äußeren Kanalabschnitte sind jeweils mit vergrößertem Durchmesser ausgeführt. Diese haben jeweils einen auf die Rückseite mündenden Ein- bzw. Auslaß 35c. 3 shows a main reflector field 34 with two reflectors 35 for holding six (in total twelve) elongated halogen lamps. Each of the reflectors 35 has six approximately W-shaped reflection areas in cross section 35a and five elongated, circular in cross-section cooling water channels 35b , each behind the boundary between two areas of reflection 35a are arranged. The cooling water channels 35b are meander-shaped interconnected, and the two outer channel sections are each designed with an enlarged diameter. These each have an opening on the rear inlet or outlet 35c ,

Auf den Reflektoren 35, deren Rückseite plan ausgeführt ist, und die in ihrer Außenkontur insgesamt einen annähernd rechteckigen Querschnitt haben, sind rückseitig zwei Kühlwasser-Verteilerbalken (gemäß 1 oder 2) angeordnet, von denen in 3 einer zu erkennen ist. Der Kühlwasser-Verteilerbalken 38 hat einen geradlinig durchgehenden Verteiler-Kühlwasserkanal 38a und zwei Verteiler-Ein- bzw. Auslässe 38b, die so angeordnet sind, daß sie im auf den Reflektoren 35 angebrachten Zustand des Verteilerbalkens 38 mit den Ein-/Auslässen 35c der Reflektoren ausgerichtet sind. Da sie auch den gleichen Durchmesser wie diese haben, ist in einfacher Weise eine Abdichtung mittels O-Ringen 38c möglich.On the reflectors 35 , whose back is designed plan, and in their outer contour overall have an approximately rectangular cross-section, are on the back two cooling water manifolds (according 1 or 2 ), of which in 3 one is recognizable. The cooling water manifold 38 has a straight through manifold cooling water channel 38a and two manifold inlets and outlets 38b which are arranged so that they are on the reflectors 35 attached state of the distribution bar 38 with the inlets / outlets 35c the reflectors are aligned. Since they also have the same diameter as this, is easy to seal by means of O-rings 38c possible.

Von den Enden des Verteiler-Kühlwasserkanals 38a wird im installierten Zustand des gesamten Reflektorfeldes jeweils einer einen Kühlwasser-Ein- bzw. -Auslaß für das Hauptreflektorfeld bilden, während der andere mit einem (in 1 und 2 gezeigten, aber nicht mit einer eigenen Bezugsziffer versehenen) Stopfen verschlossen sein wird. In analoger Weise ist ein seitlicher Verschluß der in die stranggepreßten Reflektorprofile durchgehend eingeformten Kühlwasserkanäle 35b ausgeführt.From the ends of the manifold cooling water channel 38a In the installed state of the entire reflector field, one will form one cooling water inlet and outlet for the main reflector field, while the other will be provided with a (in 1 and 2 shown, but not provided with its own reference numeral) plug will be closed. In an analogous manner, a lateral closure is continuous in the extruded reflector profiles shaped cooling water channels 35b executed.

4A und 4B zeigen ein Gegenreflektorfeld 46 aus zwei Gegenreflektoren 47 mit einem aufgesetzten Kühlwasser-Verteilerbalken 42. Analog zum Aufbau des Kühlwasser-Verteilerbalkens 38 aus 3 hat auch der Kühlwasser-Verteilerbalken 48 einen geradlinig durchgehenden Verteiler-Kühlwasserkanal 48a, der in 4A in einem beidseitig durch Verschlußstopfen 48d verschlossenen Zustand gezeigt ist. 4A and 4B show a counter reflector field 46 from two counter-reflectors 47 with a mounted cooling water manifold 42 , Analogous to the structure of the cooling water distributor bar 38 out 3 also has the cooling water manifold 48 a straight through manifold cooling water channel 48a who in 4A in a double-sided by plug 48d closed state is shown.

Die Gegenreflektoren 47 haben jeweils eine hochglanzpolierte plane Reflexionsfläche 47a und zwei Kühlwasserkanäle 47b, die jeweils zwei Ein-/Auslässe 47c auf der Rückseite haben. Die Abmessungen der Gegenreflektoren 47 und die Anordnung der Kühlwasserkanäle 47b und der Ein-/Auslässe 47c in diesen sind der art auf die Ausführung der Kühlwasser-Verteilerbalken 48 – insbesondere die Anordnung der Ein-/Auslässe 48b in diesen – abgestimmt, das im montierten Zustand der Anordnung die Ein- bzw. Auslässe beider Komponenten miteinander fluchten und wiederum durch O-Ringe 48c gegeneinander abgedichtet werden können. Die durchgehenden Kühlwasserkanäle 47b sind (wie oben bereits im Hinblick auf die Reflektoren des Hauptreflektorfeldes erwähnt) durch Verschlußstopfen 49 verschlossen. Darüber strömt über die Kühlwasser-Verteilerbalken 48 zugeführtes bzw. abgeleitetes Kühlwasser aus dem Verteiler-Kühlwasserkanal 48a des einen Verteilers über dessen Auslaß 48b und den angrenzenden Einlaß 47c in den Kühlwasserkanal 47b des Gegenreflektors. Aus diesem strömt es über dessen Auslaß und den benachbarten Einlaß im anderen Verteilerbalken in dessen Verteiler-Kühlwasserkanal und wird von dort (für mehrere Reflektorelemente gemeinsam) abgeleitet.The counter-reflectors 47 each have a highly polished plane reflecting surface 47a and two cooling water channels 47b , each with two inlets / outlets 47c on the back. The dimensions of the counter-reflectors 47 and the arrangement of the cooling water channels 47b and the inlets / outlets 47c in these are the art on the execution of the cooling water manifold 48 - In particular, the arrangement of the inlets / outlets 48b in this - tuned, the aligned in the assembled state of the arrangement, the inputs and outlets of both components and in turn by O-rings 48c can be sealed against each other. The continuous cooling water channels 47b are (as already mentioned above with regard to the reflectors of the main reflector field) by plug 49 locked. About it flows over the cooling water manifold 48 supplied or derived cooling water from the distributor cooling water channel 48a of a distributor over the outlet 48b and the adjacent inlet 47c in the cooling water channel 47b of the counter-reflector. From this it flows through the outlet and the adjacent inlet in the other manifold in the distribution cooling water channel and is derived from there (for several reflector elements together).

Zur lückenlosen Aneinanderreihung der Gegenreflektoren zur Bildung ausgedehnterer Gegenreflektorfelder sind an deren Seitenflächen Schwalbenschwanznuten 47d zum Einsetzen entsprechender (nicht dargestellter) Verbinderprofile vorgesehen. In 4B ist zu erkennen, daß die Verbindung zwischen den Gegenreflektoren 47 und den Kühlwasser-Verteilerbalken 48 jeweils durch Schraubbolzen 50 hergestellt wird, die in entsprechend ausgebildete Montagebohrungen 48e der Verteilerbalken 48 bzw. 47e der Gegenreflektoren eingesetzt werden.For seamless juxtaposition of the Gegenreflektoren to form extended Gegenreflektorfelder dovetail grooves are on the side surfaces 47d provided for insertion of corresponding (not shown) connector profiles. In 4B It can be seen that the connection between the counter-reflectors 47 and the cooling water manifold 48 each by bolts 50 is produced, which in appropriately trained mounting holes 48e the manifold 48 respectively. 47e the counter-reflectors are used.

Die Ausführung der Erfindung ist nicht auf diese Beispiele sowie die oben hervorgehobenen Aspekte beschränkt, sondern im Rahmen der Ansprüche ebenso in einer Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachgemäßen Handelns liegen.The execution The invention is not limited to these examples and those highlighted above Limited aspects, but within the scope of the claims likewise possible in a multiplicity of modifications, in the context of professional action lie.

1; 211; 21: NIR-BestrahlungsanordnungNIR irradiation system
2; 222; 22: Strahleranordnungradiator assembly
3; 233; 23: Halogen-GlühfadenlampeHalogen incandescent lamp
4; 24; 344; 24; 34: Haupt-ReflektorfeldMain reflector panel
5; 25; 355; 25; 35: Reflektorreflector
6; 26; 466; 26; 46: GegenreflektorfeldCounter reflector field
7; 27; 477; 27; 47: Gegenreflektorretroreflex
8; 28; 38; 488th; 28; 38; 48: Kühlwasser-VerteilerbalkenCooling water distribution bar
9; 299; 29: Wasseranschlußmains water supply
3030: Seitenreflektorside reflector
31a31a: Belüftungsschlitzventilation slot
31b31b: Entlüftungsschlitzventing slot
35a; 47a35a; 47a: Reflexionsbereichreflection area
35b; 47b35b; 47b: KühlwasserkanalCooling water channel
35c; 47c35c; 47c: Ein-/AuslaßInlet / outlet
38a; 48a38a; 48a: Verteiler-KühlwasserkanalManifold-cooling water passage
38b; 48b38b; 48b: Verteiler-Ein- bzw. -AuslaßDistributor inputs or -outlet
38c; 48c38c; 48c: O-RingO-ring
47d47d: Schwalbenschwanznutdovetail
47e, 48e47e, 48e: Montagebohrungmounting hole
48d; 4948d; 49: Verschlußstopfenplugs
5050: Schraubbolzenbolts

Claims

Bestrahlungsanordnung (1; 21) für thermische Bearbeitungsprozesse mit einer Mehrzahl von im wesentlichen nebeneinander und parallel zueinander angeordneten Strahlungsquellen für elektromagnetische Strahlung, deren wesentlicher Wirkanteil im Bereich des nahen Infrarot liegt, mit jeweils mindestens einer langgestreckten Halogenlampe (3; 23), die einen röhrenförmigen, an den Enden mit Anschlüssen versehenen Glaskörper mit mindestens einer Glühwendel hat, und jeweils einem langgestreckten, massiven Reflektor (5; 25; 35), in den mindestens ein Kühlfluid-Strömungskanal (35b) mit einem Einlaß und einem Auslaß (35c) am oder nahe dem Ende des Reflektors eingeformt ist, gekennzeichnet durch eine Mehrzahl von massiven, bezüglich der Halogenlampe und eines Bearbeitungsgegenstandes seitlich von den Reflektoren angeordneten Seitenreflektoren (30), in die jeweils mindestens ein Kühlfluid-Strömungskanal (47b) mit einem Einlaß und einem Auslaß (47c) an oder nahe ihren Enden eingeformt ist.Irradiation arrangement ( 1 ; 21 ) for thermal processing processes having a plurality of radiation sources for electromagnetic radiation which are essentially arranged side by side and parallel to one another and whose essential active component is in the region of the near infrared, each having at least one elongate halogen lamp ( 3 ; 23 ), which has a tubular, end-to-end glass body with at least one incandescent filament, and in each case an elongate, solid reflector ( 5 ; 25 ; 35 ), into the at least one cooling fluid flow channel ( 35b ) with an inlet and an outlet ( 35c ) is formed at or near the end of the reflector, characterized by a plurality of solid, with respect to the halogen lamp and a Bearbeitungsgegenstandes side of the reflectors arranged side reflectors ( 30 ), in each of which at least one cooling fluid flow channel ( 47b ) with an inlet and an outlet ( 47c ) is formed at or near its ends.

Bestrahlungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Außenkontur der Reflektoren (5; 25; 35) und Seitenreflektoren (30) und von optionalen zusätzlichen Gegenreflektoren (7; 27; 47) im wesentlichen flach rechteckig ist und die Reflektoren und/oder Gegen- und/oder Seitenreflektoren unter Ausbildung eines geschlossenen Haupt-Reflektorfeldes (4; 24; 34) und/oder Gegen- und/oder Seitenreflektorfeldes (6; 26; 46) lückenlos nebeneinander gereiht sind.Irradiation arrangement according to claim 1, characterized in that the cross section of the outer contour of the reflectors ( 5 ; 25 ; 35 ) and side reflectors ( 30 ) and optional additional counter-reflectors ( 7 ; 27 ; 47 ) is substantially flat rectangular and the reflectors and / or counter and / or side reflectors to form a closed main reflector field ( 4 ; 24 ; 34 ) and / or counter and / or side reflector field ( 6 ; 26 ; 46 ) are lined up side by side.

Bestrahlungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die den Halogenlampen (3; 23) und dem Bearbeitungsgegenstand zugewandten Oberflächen (47a) der Seitenreflektoren (30) und optionalen zusätzlichen Gegenreflektoren (7; 27; 47) im wesentlichen plan und hoch reflektierend ausgeführt sind.Irradiation arrangement according to one of prospective claims, characterized in that the halogen lamps ( 3 ; 23 ) and surfaces ( 47a ) of the side reflectors ( 30 ) and optional additional counter-reflectors ( 7 ; 27 ; 47 ) are executed essentially plan and highly reflective.

Bestrahlungsanordnung nach Anspruch 2 oder 3 dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenreflektoren (7; 27; 30; 47) in einer Ebene angeordnet sind, die parallel zu der durch die Mittenachsen der Halogenlampen (3; 23) aufgespannten Ebene ist.Irradiation arrangement according to claim 2 or 3, characterized in that the counter-reflectors ( 7 ; 27 ; 30 ; 47 ) are arranged in a plane parallel to that through the center axes of the halogen lamps ( 3 ; 23 ) is spanned level.

Bestrahlungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Seitenreflektoren in einer Ebene angeordnet sind, die senkrecht zu der durch die Mittenachsen der Halogenlampen aufgespannten Ebene ist.Irradiation arrangement according to one of the preceding Claims, characterized in that a plurality Side reflectors are arranged in a plane that is vertical to the plane spanned by the center axes of the halogen lamps.

Bestrahlungsanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflektoren (5; 25; 35) zusammen mit einer ersten Mehrzahl von Gegenreflektoren (7; 27; 47) und einer zweiten Mehrzahl von Seitenreflektoren (30) einen am Um fang geschlossenen, aktiv gekühlten Strahlungskasten bilden.Irradiation arrangement according to one of Claims 2 to 5, characterized in that the reflectors ( 5 ; 25 ; 35 ) together with a first plurality of counter-reflectors ( 7 ; 27 ; 47 ) and a second plurality of side reflectors ( 30 ) form a closed at the beginning, actively cooled radiation box.

Bestrahlungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch jeweils zwei langgestreckte, an oder nahe den Enden der Reflektoren (5; 25; 35) und Gegen- und/oder Seitenreflektoren (7; 27; 30; 47) senkrecht zu deren Längserstreckung verlaufende Kühlfluid-Verteiler (8; 28; 38; 48), die an oder nahe einem Ende einen Kühlfluidanschluß (9; 29) und über ihre Längserstreckung verteilt eine Mehrzahl von Kühlfluid-Ein- und -Auslässen (38b; 48b) haben, die mit den Ein- und Auslässen (35c; 47c) der Reflektoren (35). und Gegen- und/oder Seitenreflektoren (47) verbunden sind.Irradiation arrangement according to one of the preceding claims, characterized by in each case two elongated, at or near the ends of the reflectors ( 5 ; 25 ; 35 ) and counter and / or side reflectors ( 7 ; 27 ; 30 ; 47 ) extending perpendicular to the longitudinal extent of cooling fluid distributor ( 8th ; 28 ; 38 ; 48 ), which at or near one end a cooling fluid connection ( 9 ; 29 ) and distributed over its longitudinal extent a plurality of cooling fluid inlets and outlets ( 38b ; 48b ) with the inlets and outlets ( 35c ; 47c ) of the reflectors ( 35 ). and counter and / or side reflectors ( 47 ) are connected.

Bestrahlungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnitte aller den Reflektoren (5; 25; 35) und Gegen- und/oder Seitenreflektoren (7; 27; 30; 47) zugeordneten Kühlfluid-Verteiler (8; 28; 38; 48) übereinstimmend rechteckig und die Reflektoren und Gegen- und/oder Seitenreflektoren an den Kühlfluid-Verteilern fixiert sind derart, daß die Kühlfluid-Verteiler Tragbalken für die Reflektoren und Gegen- und/oder Seitenreflektoren bilden.Irradiation arrangement according to claim 7, characterized in that the cross sections of all the reflectors ( 5 ; 25 ; 35 ) and counter and / or side reflectors ( 7 ; 27 ; 30 ; 47 ) associated cooling fluid distributor ( 8th ; 28 ; 38 ; 48 ) are rectangular and the reflectors and counter and / or side reflectors are fixed to the cooling fluid manifolds such that the cooling fluid manifolds form support beams for the reflectors and counter and / or side reflectors.

Bestrahlungsanordnung nach Anspruch 6 oder 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlfluid-Verteiler (8; 28; 38; 48) der Reflektoren, Gegen- und Seitenreflektoren miteinander einen Tragrahmen des Strahlungskastens aufspannen.Irradiation arrangement according to Claim 6 or 7 and 8, characterized in that the cooling fluid distributor ( 8th ; 28 ; 38 ; 48 ) of the reflectors, counter and side reflectors span each other a support frame of the radiation box.