DE19613358C1 - Optischer Strahler - Google Patents

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.