DE19613358C1 - Optischer Strahler - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen optischen Strahler mit einem in einer Krümmungsebene gebogenen
Leuchtrohr, dessen Enden jeweils mittels einer in einer Quetsch-Ebene flächig ausgebildeten
Quetschung, durch die hindurch mindestens ein elektrischer Anschluß von außen in das
Leuchtrohr geführt ist, verschlossen sind.
Ein derartiger optischer Strahler ist aus der Produktinformationsschrift "UV-C-Hochleistungs
strahler; Entkeimung mit höchster Effizienz" der Heraeus Noblelight GmbH aus dem Jahre
1994 bekannt (Druckvermerk: 2C 7.94/N T). Der darin näher beschriebene UV-Hochlei
stungsstrahler besteht aus einem U-förmig gebogenen Entladungsrohr, dessen Enden jeweils
mittels einer Quetschung gasdicht verschlossen sind und die in einem gemeinsamen kerami
schen Sockel eingebettet sind und darin gehalten werden. Von außen durch die Quetschungen
hindurch sind jeweils die elektrischen Anschlüsse für innerhalb des Entladungsrohres angeord
nete Elektroden geführt. Die Krümmungsebene verläuft parallel zu einer Ebene, die die Mittel
achsen der beiden freien Schenkel des U-förmig gebogenen Strahlers schneidet.
Die Quetschungen weisen eine obere und eine untere Flachseite auf. Die Quetschung erstreckt
sich jeweils über einen größeren Flächenbereich und ist im wesentlichen rechteckförmig ausge
bildet. Die "Quetsch-Ebene" ist hier diejenige Ebene, die parallel zu den beiden Flachseiten ver
läuft. Sie verläuft auch parallel zur Krümmungsebene.
Bei dem bekannten Hochleistungsstrahler besteht die Gefahr von Brüchen im Bereich der
Quetschungen, insbesondere dann, wenn der Strahler, beispielsweise aufgrund seines eigenen
Gewichtes, in Richtung senkrecht zur Krümmungsebene belastet wird.
Zur Lösung dieses Problems sind Ausführungsformen von optischen Strahlern bekannt, bei de
nen eine metallische Hülse die Quetschungen umschließt und die gleichzeitig das Leuchtrohr
stützt. Ein derartiger Strahler ist beispielsweise aus der Produktinformationsschrift "NARVA;
Lichtprodukte" der Gesellschaft für lichttechnische Erzeugnisse mbH (Druckvermerk 06/1995)
bekannt. Die metallische Hülse greift sowohl am Sockel als auch am rohrförmigen Teil des
Leuchtrohres an, so daß eine mechanische Belastung der Quetschung selbst möglichst vermie
den wird. Hierzu ist es aber erforderlich, daß die Hülse mit dem Quarzglasrohr fest verbunden
ist. Die Montage der Hülse ist relativ aufwendig und erfordert große Sorgfalt.
Eine weiterer Strahler gemäß der angegeben Gattung ist aus der DE-A1 27 52 593 bekannt.
Bei dem darin beschriebenen UV-Strahler ist ein U-förmig gebogenes Entladungsrohr mit im
wesentlichen rundem Querschnitt vorgesehen, dessen Enden einen um das 1- bis 4-fache grö
ßeren Innendurchmesser aufweisen. Innerhalb der erweiterten Endbereiche sind die Elektroden
angeordnet, deren elektrischer Anschluß über Folieneinschmelzungen nach außen geführt ist,
wobei die Quetschebene der Folieneinschmelzungen parallel zur Krümmungsebene des Entla
dungsrohres verläuft.
Aus der DE-PS 6 53 077 ist es bekannt, eine Metalldampf-Entladungslampe mit einem Außen
gefäß auszubilden, die ein U-förmig gebogenes Innengefäß, in dem die Gasentladung erzeugt
wird, umschließt; Die Schenkelenden des Innengefäßes weisen nach außen gerichtete Quet
schungen auf, in die die Stromzuführungsdrähte für die Elektroden eingeschmolzen sind. Auch
bei dieser Entladungslampe verläuft die Quetschebene parallel zur Krümmungsebene des
Innengefäßes.
Bei einer weiteren Quecksilber-Niederdruckentladungslampe gemäß der EP-A1 660 374 ist ein
rohrförmiges, im Querschnitt rundes Entladungsgefäß vorgesehen, bei dem die Enden zweier
parallel zueinander verlaufender Rohrstutzen über einen Kanal miteinander verbunden sind.
Die freien Enden der Rohrstutzen sind mit Durchführungen vakuumdicht verschlossen, durch
die hindurch metallische Drähte zu den Elektroden geführt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen optischen Strahler anzugeben, bei dem die
Bruchgefahr im Bereich der Quetschungen vermindert ist und der einfach und preisgünstig her
stellbar ist.
Diese Aufgabe wird ausgehend von dem eingangs genannten optischen Strahler erfindungsge
mäß dadurch gelöst, daß die Quetsch-Ebene mit der Krümmungsebene einen Winkel im Be
reich zwischen 10° und 90° einschließt.
Bei den optischen Strahlern im Sinne dieser Erfindung sind die Leuchtrohre in einer Krüm
mungsebene gebogen. Hierbei handelt es sich beispielsweise um ringförmig, oval oder U-för
mig ausgebildete Leuchtrohre. Diese Leuchtrohre sind üblicherweise so montiert, daß die
Hauptabstrahlrichtung der von ihnen ausgehenden Strahlung senkrecht zur Krümmungsebene
verläuft.
Wie eingangs dargelegt, verläuft bei den bekannten Strahlern die Quetsch-Ebene der Quet
schungen parallel zur Krümmungsebene. Werden diese Strahler so montiert, daß die Haupt-
Abstrahlrichtung senkrecht zur Krümmungsebene verläuft, so wirkt aufgrund des Eigengewich
tes der Strahler auf die Quetschungen eine Kraft in Richtung senkrecht auf die Quetsch-Ebene.
Demgegenüber wirkt die Kraft aufgrund des Eigengewichtes der Strahler bei gleichermaßen
montierten, erfindungsgemäßen Strahlern parallel oder in einem Winkel, der kleiner ist als 90°,
zur Quetsch-Ebene. Der Winkel, der von der Quetsch-Ebene und der Krümmungsebene einge
schlossen wird, kann von einem 90°-Winkel abweichen. In dem Fall verläuft die Quetsch-Ebene
schräg zur Krümmungsebene. Der Wert des Winkels, den die beiden Ebenen einschließen,
hängt von der Haupt-Belastungsrichtung, das ist die Richtung der größten zu erwartenden me
chanischen Belastung des Leuchtrohres, ab. Es wird darunter der kleinste Winkel verstanden,
den die beiden Ebenen miteinander einschließen.
Denn aufgrund dieser Ausrichtung der Quetsch-Ebene in bezug auf die für den Strahler zu er
wartende Haupt-Belastungsrichtung ist das Flächenwiderstandsmoment der Quetschung
gegenüber den in Richtung senkrecht zur Krümmungsebene wirkenden Kräfte erhöht. Dies gilt
gleichermaßen für solche Kräfte, deren Wirkungsrichtung in Bezug auf die Krümmungsebene
einen stumpfen Winkel zwischen 45° und 90° beschreibt. Die Bruchgefahr bei den so orien
tierten Quetschungen ist daher beträchtlich vermindert.
Üblicherweise ist der Bereich der Quetschung mit einer flachen Ober- und einer flachen Unter
seite ausgebildet; wobei die seitlichen Ränder der Quetschung mit einem senkrecht abstehen
den Steg versehen sind. Die konkrete Gestaltung der Oberfläche der Quetschung spielt für den
erfindungsgemäßen Strahler jedoch keine wesentliche Rolle. So können beispielsweise die fla
chen Oberseiten der Quetschung auch konkav oder konvex gekrümmt sein; oder sie können
mit Wülsten oder Ausnehmungen versehen sein. Wesentlich ist, daß die Quetsch-Ebene in
dem genannten Winkelbereich zur Krümmungsebene des Strahlers verläuft.
Als Quetsch-Ebene wird dabei diejenige Ebene im Raum verstanden, in der die Quetschung
überwiegend verläuft.
Dabei ist es nicht erforderlich, daß die Quetsch-Ebenen der beiden Quetschungen parallel zu
einander verlaufen, diese können miteinander einen Winkel einschließen, der jedoch nicht grö
ßer als 120° sein sollte. Dieser Winkel zwischen den beiden Quetschebenen der Quetschungen
kann nach unten offen oder geschlossen sein.
Besonders bewährt hat es sich ein Strahler, bei dem der Winkel zwischen der Quetsch-Ebene
und der Krümmungsebene im Bereich zwischen 60° und 90° liegt. Aufgrund dieser Orientierung
der Quetschungen wird ein besonders hohes Flächenwiderstandsmoment erzeugt in Bezug auf
eine Haupt-Belastungsrichtung, die senkrecht zur Krümmungsebene verläuft. Ein derartiger
Strahler zeichnet sich daher durch eine besonders hohe Bruchfestigkeit aus.
In einer besonders geeigneten Ausführungsform des Strahlers schließt die Quetsch-Ebene mit
der Krümmungsebene einen Winkel von 90° ein. Eine derartige Ausführungsform des Strahlers
ist besonders einfach herstellbar. Sie ist insbesondere für solche Strahler geeignet, bei denen
die Quetschungen überwiegend in Richtung senkrecht zur Krümmungsebene mechanisch bela
stet werden. Dies ist regelmäßig bei solchen Strahlern der Fall, bei denen die Hauptabstrahlrich
tung senkrecht zur Krümmungsebene und demnach parallel zu Quetschebene verläuft, so daß
die Quetschung hierbei ein besonders hohes Flächenwiderstandsmoment erzeugt.
Besonders bewährt hat sich ein Strahler, bei dem die Quetschungen in einem gemeinsamen
Sockel gehalten sind. Ein gemeinsamer Sockel für beide gequetschten Enden erleichtert die
Montage des Leuchtrohres. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Quetsch-Ebenen der
jeweiligen Quetschungen parallel zueinander verlaufen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Leuchtrohr U-förmig ausgebildet. Die
beiden freien Schenkel des U verlaufen parallel zueinander und weisen die gleiche Länge auf.
Bei diesem Strahler verlaufen die Mittelachsen der beiden Schenkel parallel zur Krüm
mungsebene im Sinne dieser Erfindung. U-förmige Strahler sind handelsüblich und werden
überwiegend so montiert, daß die Hauptabstrahlrichtung der Strahler senkrecht zur Krüm
mungsebene verläuft. Bei derartigen U-förmigen Strahlern hat sich die erfindungsgemäße Aus
richtung der Quetschebene, wie oben erläutert, besonders bewährt.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und der Patentzeichnung
näher erläutert. In der Patentzeichnung zeigen im einzelnen
Fig. 1 ein U-förmiges Entladungsrohr eines Hochleistungsstrahler nach dem Stand der
Technik anhand einer technischen Zeichnung (teilweise im Schnitt) in einer Drauf
sicht in Richtung senkrecht zur Krümmungsebene,
Fig. 2 ein U-förmiges Entladungsrohr eines erfindungsgemäßen Hochleistungsstrahlers
anhand einer technischen Zeichnung in einer Draufsicht in Richtung senkrecht zur
Krümmungsebene, und
Fig. 3 eine Seitenansicht des in Fig. 2 dargestellten Hochleistungsstrahlers in Richtung
parallel zur Krümmungsebene (teilweise im Schnitt).
Dem in Fig. 1 dargestellten Entladungsrohr ist insgesamt die Bezugsziffer 1 zugeordnet. Das
Entladungsrohr 1, das aus Quarzglas besteht, ist U-förmig gebogen. Fig. 1 zeigt eine Drauf
sicht auf die Krümmungsebene, die somit parallel zur Blattebene verläuft. Das Entladungsrohr 1
weist einen Außendurchmesser von 15 mm auf. Die beiden freien Schenkel 2; 3 des Entla
dungsrohres 1 sind an ihrem Ende jeweils mit einer Quetschung 4; 5 verschlossen. In die Quet
schungen 4; 5 sind jeweils Molybdän-Folien (in der Figur nicht dargestellt) eingeschmolzen, die
einerseits mit Drähten 6; 7 für den elektrischen Anschluß an eine Spannungsquelle und ande
rerseits mit Elektroden 8; 9 verbunden sind.
Die Quetschungen 4; 5 sind über einen größeren Flächenbereich ausgebildet. Die Quetsch-
Ebene, in der die Stirnseite des Entladungsrohres 1 verschmolzen ist, verläuft parallel zur
Krümmungsebene (Blattebene) und in der Mittelachse 10 des Entladungsrohres 1. Die Quet
schungen 4; 5 sind sowohl in bezug auf die Mittelachse 10 als auch in bezug auf eine Spiegele
bene parallel zur Krümmungsebene symmetrisch ausgebildet.
Beiderseits ihrer Längsseiten sind die Quetschungen 4; 5 mit Stegen 11 versehen, die von dem
gequetschten Bereich senkrecht nach oben und nach unten abstehen.
Die Länge der Quetschungen 4; 5 - in Richtung der Mittelachse 10 gesehen - beträgt ca. 20
mm; ihre Breite - damit wird die Abmessung senkrecht zur Länge verstanden - entspricht etwa
dem Durchmesser des Entladungsrohres, hier also 15 mm. Die Stärke der Quetschungen 4; 5
im zusammengequietschten Bereich beträgt ca. 2,5 mm.
Aus der Figur ist unmittelbar ersichtlich, daß bei einer Belastung des Entladungsrohres 1 in
Richtung senkrecht auf die Krümmungsebene (Blattebene) die Quetschungen 4; 5 aufgrund
ihrer geringen Dicke und des geringen Flächenwiderstandes in dieser Richtung, eine geringe
Bruchfestigkeit aufweisen.
Das Entladungsrohr 1 ist einstückig ausgebildet. Im Bereich der Krümmung, die in der Fig. 1
mit der Bezugsziffer 12 gekennzeichnet ist, weist es in etwa den gleichen Außen- und Innen
durchmesser auf, wie im Bereich der freien Schenkel 2; 3. Nach dem Evakuieren und Befüllen
mit einer geeigneten Gasfüllung über ein Pumpstutzen (in der Figur nicht dargestellt), wird die
ser unter Bildung eines Glaspfropfens 13 abgeschmolzen. Der Glaspfropfen 13, der bei dem
Strahler gemäß dem Stand der Technik (Fig. 1) unmittelbar an der Spitze der Krümmung aus
gebildet ist, kann als Oberflächen-Inhomogenität leicht bruchauslösend wirken.
Auch bei dem in Fig. 2 dargestellten erfindungsgemäßen UV-Hochleistungsstrahler besteht
das Entladungsrohr 14 aus Quarzglas und es ist ebenfalls U-förmig gekrümmt. Auch bei dieser
Darstellung verläuft die Krümmungsebene parallel zur Blattebene.
Das Entladungsrohr 14 weist einen U-förmigen Krümmer 15 auf, der einen Winkel von 180°
umschreibt und der mit den freien Schenkeln 16; 17 des Entladungsrohres 14 in einem Über
gangsbereich 24 angeschmolzen ist. Der Krümmer 15 hat einen Außendurchmesser von 9 mm
und eine Wandstärke von 1,5 mm; die freien Schenkel 16; 17 weisen einen Außendurchmesser
von 15 mm und eine Wandstärke von 1 mm auf.
Die beiden freien Schenkel 16; 17 sind an ihrem Ende jeweils mit einer Quetschung 18; 19 gas
dicht verschlossen. Durch die Quetschungen 18; 19 sind ähnlich wie anhand von Fig. 1 darge
stellt, die elektrischen Anschlüsse 21 für die Elektroden (aus Fig. 3 ersichtlich)
hindurchgeführt.
Die Quetschungen 18; 19 sind über einen größeren Flächenbereich ausgebildet. Jede Quetsch-
Ebene, in der die Stirnseiten des Entladungsrohres 14 jeweils verschmolzen sind, verläuft senk
recht zur Krümmungsebene (Blattebene). Die Quetschungen 18; 19 sind sowohl in bezug auf
die Symmetrieachse 25 des Entladungsrohres 14 als auch in bezug auf die durch die Mittelach
sen 26 jedes Schenkels 16; 17 symmetrisch ausgebildet.
Die Quetschungen 18; 19 sind in einem gemeinsamen Keramiksockel 20 einzementiert, durch
den wiederum elektrische Anschlüsse 21 für den Anschluß der Elektroden 9 an die Spannungs
quelle (nicht dargestellt) herausgeführt sind. Die Quetschungen 18; 19 sind analog den Quet
schungen 4; 5 (wie sie anhand von Fig. 1 erläutert worden sind) mit einer flachen Ober- und
Unterseite versehen, und an deren Längsseiten beiderseits senkrecht von der Quetschebene
abstehende Stege 22 verlaufen. Jede Längsseite der Quetschung 18; 19 ist somit T-förmig
ausgebildet. In der Darstellung gemäß Fig. 2 sind lediglich diese Stege 22 als Draufsicht auf
das "T" zu erkennen. Die Stege 22 verlaufen parallel zur Krümmungsebene (Blattebene). Senk
recht dazu erstreckt sich die eigentliche Quetschung 18; 19 und die Quetsch-Ebene.
Dies ist aus der Fig. 3, die eine um 90° gedrehte Darstellung des UV-Hochleistungsstrahlers
zeigt, deutlicher ersichtlich. Die Abmessungen des gequetschten Bereiches 18 entsprechen
denjenigen, wie sie anhand von Fig. 1 erläutert sind, also etwa 20
mm in der Länge und etwa 2,5 mm in der Stärke.
Bei einer in Richtung senkrecht zur Krümmungsebene verlaufendenden Kraft, wie sie anhand des
Richtungspfeiles 23 symbolisiert ist, bietet die Orientierung der Quetschungen 18; 19, wie sie in
dem Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 2 und 3 gezeigt wird, ein hohes Flächenwider
standsmoment, so daß die Bruchgefahr bei dieser Orientierung der Quetschungen 18; 19 ver
mindert ist.
Die Bruchfestigkeit des erfindungsgemäßen Strahlers wird weiter dadurch erhöht, daß der
Pumpstutzen (in der Figur nicht dargestellt) im seitlichen Bereich des Krümmers 15 angesetzt
wird, so daß der sich beim Abschmelzen bildende Glaspfropfen 13 in einem Bereich angeord
net ist, der üblicherweise einer geringeren mechanischen Belastung ausgesetzt ist.
Claims (5)
1. Optischer Strahler mit einem in einer Krümmungsebene gebogenen Leuchtrohr, dessen
Enden jeweils mittels einer in einer Quetsch-Ebene flächig ausgebildeten Quetschung,
durch die hindurch mindestens ein elektrischer Anschluß von außen in das Leuchtrohr ge
führt ist, verschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Quetsch-Ebene mit der
Krümmungsebene einen Winkel im Bereich zwischen 10° und 90° einschließt.
2. Strahler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Quetsch-Ebene mit der
Krümmungsebene einen Winkel im Bereich zwischen 60° und 90° einschließt.
3. Strahler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Quetsch-Ebene mit der
Krümmungsebene einen Winkel von 90° einschließt.
4. Strahler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß beide Quetschungen (18;
19) in einem gemeinsamen Sockel (20) gehalten sind.
5. Strahler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das
Leuchtrohr (14) U-förmig ausgebildet ist.
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