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Lichtpausmaschine mit langgestreckter Strahlenduelle Es sind Lichtpausmaschinen
bekannt, bei denen das Pausgut an einer Glasscheibe vorbeigeführt ist, an deren
einer Seite eine Strahlenquelle, beispielsweise eine Quecksilberhochdrucklampe,
angeordnet ist. Die Strahlung wird also durch die Glasscheibe hindurch zunächst
der Pausvorlage und, soweit sie nicht in dieser absorbiert wird, dem lichtempfindlichen
Pauspapier zugeführt. Wenn es sich darum handelt, eine Pausleistung von mehreren
Metern pro Minute zu erreichen, muß eine Strahlenquelle mit großer spezifischer
Leistung, beispielsweise von mehr als 1,5 Watt je Zentimeter Entladungsweg verwendet
werden. Wegen der von der Strahlenquelle ausgehenden Strahlung tritt eine starke
Erwärmung der Pausscheibe und des Pausgutes ein, die in vielen Fällen zu einer Beschädigung
der Pausvorlage oder der lichtempfindlichen Schicht führen kann. Es zeigt sich nämlich,
daß beispielsweise zellglasartige Folien, die häufig als Träger fair die lichtempfindliche
Schicht verwendet werden, bei Temperaturen von etwa 6o' C zu schrumpfen beginnen.
Solche Folien, die in der Praxis wegen ihrer vollkommenen Durchsichtigkeit besonders
als Zweitoriginale verwendet werden, können daher mit den bekannten Lichtpausmaschinen
nur bei Anwendung einer geringen Pausleistung verwendet werden. Bei diesen Folien
besteht zudem die Gefahr, daß sie unter dem Einfluß höherer Temperaturerz
während
des Durchlaufens der Pausmaschine klebrig werden und dadurch an der Glasscheibe
oder an der Vorlage bzw., falls sie als Zweitoriginal verwendet werden, am Lichtpauspapier
haften. Hierdurch treten leicht Störungen im Betriebe ein.
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Auch bei Lichtpauspapieren wirkt sich häufig die hohe Temperatur,
die das Pausgut beim Durchlaufen der Lichtpausmaschine erfährt, ungünstig aus, da
dadurch eine weitgehende Austrocknung des Papiers bewirkt wird, die zur Folge hat,
daß das Papier nach dem Verlassen der Maschine sich aufrollt und erst durch Anfeuchten
wieder in den ebenen Zustand gebracht werden kann. Diese Erscheinung tritt im übrigen
auch bei den pausfähigen Vorlagen durch übermäßige Erhitzung während des Pausens
leicht ein.
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Die weitere Forderung nach hoher Pausgeschwindigkeit bei gleichzeitig
geringem Raumbedarf macht die Anwendung von Lampen mit einer Leistungsaufnahme von
mehr als o,.5 Watt/cm2 Pausfläche erforderlich; in der Praxis wird jedoch höchstens
eine Belastung von 5 Watt/cm' Pausfläche in Frage kommen. Bei einer solchen Lichtpausmaschine
wird die unvermeidliche Erwärmung der Pausfläche erfindungsgemäß dadurch auf einem
sehr niedrigen Wert gehalten, daß mindestens die Hälfte der Leistung, die von der
Strahlenquelle durch Konvektion oder durch Strahlung einer größeren Wellenlänge
als 450 m,u abgegeben wird, einem künstlich bewegten Kühlmittel, vorzugsweise Luft
oder Wasser, direkt oder indirekt zugeführt wird. Die Leistungsaufnahme der Strahlenquelle
und der Anteil der dem künstlich bewegten Kühlmittel zugeführten Leistung werden
dabei zweckmäßig derart aufeinander abgestimmt, daß das Pausgut beim Durchlaufen
der Lichtpausmaschine keine höhere Temperatur als 75° C, vorzugsweise weniger als
6o° C annimmt. Dabei empfiehlt es sich, z. B. für eine Transportgeschwindigkeit
von 4 m/Min. die der Strahlenquelle zugeführte Leistung kleiner als 35 Watt je Zentimeter
Arbeitsbreite der Maschine zu wählen. Es werden somit die Leistung der Strahlenquelle
und die Geschwindigkeit des Pausgutes zweckmäßig so aufeinander abgestimmt, daß
für die Belichtung von r m2 Pausgut etwa 700 Watt-Min. aufgewendet werden, weil
man auf diese Weise eine ökonomische Strahlenquelle mit möglichst geringer Verlustwärmeentwicklung
erhält. Es ist zweckmäßig, eine Regelung der der Strahlenquelle zugeführten Leistung
vorzusehen, . um bei wechselnder. Durchlässigkeit der Vorlage oder wechselnder Empfindlichkeit
des lichtempfindlichen Papiers die Belichtung der Durchlässigkeit der Vorlage oder
der Empfindlichkeit des lichtempfindlichen Papiers anpassen zu können.
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Die Erzielung der erfindungsgemäßen Abgabe von mindestens 5og@o der
gesamten von der Strahlenquelle durch Konvektion oder durch Strahlung einer größeren
Wellenlänge als 450 m,u abgegebenen Wärmemenge an ein künstlich bewegtes Kühlmittel
kann auf verschiedene Weise erreicht werden. Als besonders zweckmäßig hat es sich
erwiesen, die Strahlenquelle vorzugsweise mit Luft anzublasen. Die Entladungslampe
sendet nämlich neben der photochemisch wirksamen Strahlung in einem sehr hohen Maße
auch Strahlung mit größerer Wellenlänge als 450 m/c aus, die für den Pausvorgang
nicht ausgenutztwerden kann, aber zu einer unerwünschten Erwärmung der Glasscheibe
und des Pausgutes führt, weil sie in dieser mehr oder weniger absorbiert wird. Ein
Teil der in der Entladungsbahn der Strahlenquelle erzeugten Strahl lung wird in
der Gefäßwandung absorbiert, die im Betrieb eine Temperatur von einigen roo° C annimmt
und die infolgedessen eine starke Ultrarotstrahlung aussendet. Diese Strahlung wird
bei der erfindungsgemäßen Lichtpausmaschine vorteilhaft dadurch beseitigt, daß die
Gefäßwandung der Entladungslampe durch ein Kühlmittel so weit gekühlt wird, wie
es mit Rücksicht auf die Entladungsbedingungen zulässig' ist. Erfahrungsgemäß ist
nämlich bei den handelsüblichen Quecksilberhochdrucklampen das Leuchtrohr wesentlich
heißer, als es zur Aufrechterhaltung des gewünschten Dampfdruckes notwendig ist.,
Man kann daher bei solchen Quecksilberhochdrucklampen die Gefäßwandung auf wesentlich
niedrigere Temperatur durch Anblasen mittels Kühlluft bringen und dadurch die von
ihr ausgehende Ultrarotstrahlung erheblich herabsetzen, ohne daß dadurch die Dampfdichte
im Innern der Lampe in merklichem Maße herabgesetzt wird. Es bleiben also die günstigen
Bedingungen für die Aussendung der photochemisch wirksamen Strahlung erhalten.
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Die Kühlung der Strahlenquelle, insbesondere der Quecksilberhochdrucklampe,
kann bei der erfindungsgemäßen Lichtpausmaschine so weit gesteigert werden, bis
die Dampfdichte durch Einsetzen der Kondensation des Dampfinhaltes merklich sinkt.
Diese Temperatur der Gefäßwandung ist bedeutend höher als 75° C. Man benötigt daher
zum Abflühren einer bestimmten Wärmemenge am Leuchtrohr eine wesentlich geringere
Luftmenge, als notwendig wäre, um die gleiche Wärmemenge an der Pausfläche, deren
Temperatur 75° C nicht übersteigen soll, abzuführen. Falls die Wärme von der Strahlenquelle
durch Anblasen, vorzugsweise mittels Luft, abgeführt wird, ist es zweckmäßig, den
Kü@hlmittelstrom so zu führen, daß eine gleichmäßige Temperatur längs der ganzen
Strahlenquelle sich einstellt. Dies erreicht man am einfachsten dadurch, daß man
die Luft senkrecht zur Achse der langgestreckten Strahlenquelle führt. Es ist nicht
notwendig, daß die Entladungsröhre längs ihres Umfanges 'überall dieselbe Temperatur
aufweist. Es genügt vielmehr, durch entsprechende Führung des Kühlmittelstromes
dafür zu sorgen, daß bevorzugt der der Pausfläche zugekehrte Teil des Leuchtrohres
gekühlt wird, da vorwiegend die von diesem Teil ausgesandte Ultrarotstrahlung die
hohe Temperatur der Pausscheibe bzw. des Pausgutes bewirkt. Dabei ist es zweckmäßig,
das zur Kühlung der Strahlenquelle vorgesehene Kühlmittel, beispielsweise Luft,
zunächst an der Pausftäche und dann erst an der Entladungsröhre vorbeizuführen.
Auf diese Weise wird das Kühlmittel
besser ausgenutzt, da die Temperatur,
die es nach dem Vorbeistreichen an der Pausfläche aufweist, deren Temperatur niedriger
als 75° C gehalten werden soll, in jedem Fall niedrig ist im Vergleich zur Temperatur
der Entladungsröhre, so daß sie zur Kühlung der letzteren in jedem Fall auch nach
der Vorerwärmung noch geeignet ist.
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Die gebräuchlichen Metalldampflampen, insbesondere Quecksilberhochdrucklampen,
die für den vorliegenden Zweck besonders geeignet sind, haben die Eigenschaft, daß
sie schon bei verhältnismäßig kleiner Luftgeschwindigkeit an einzelnen Stellen so
stark gekühlt werden, daß es zu einer unerwünschten Kondensation kommt. Es ist deshalb
zweckmäßig, eine spezifische Belastung von mehr als 5 Watt pro Quadratzentimeter
Oberfläche des Entladungsgefäßes anzuwenden und den Außendurchmesser so klein zu
wählen, daß sich im Betrieb trotz des Anblasens der Metalldampfhochdrucklampe in
dieser ein Dampfdruck zwischen 3 und io Atm. einstellt.
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Man gelangt auf Grund dieser Bemessungsvorschrift zu einem Außendurchmesser,
der geringer ist als bei Entladungslampen, deren Temperatur nicht durch Anblasen
herabgesetzt wird. Durch die Verringerung der für die Wärmeabgabe maßgeblichen Oberfläche
der Entladungslampe wird zwar der Wärmestrom je Quadratzentimeter Oberfläche des
Entladungsgefäßes erhöht. Infolge der verstärkten Kühlung tritt jedoch trotzdem
keine Erhöhung der Temperatur im Vergleich zu der Temperatur ein, die bei Entladungslampen
auftritt, die nicht durch strömende Luft gekühlt werden und den für solche Lampen
üblichen Außendurchmesser bei gleicher Belastung aufweisen. Man erreicht auf diese
Weise, daß ein wesentlicher Teil der von der Entladungslampe aufgenommenen Leistung,
der sonst als Wärmestrahlung ausgesandt wurde, durch den Kühlluftstrom abgeführt
wird. Die Kühlluftgeschw-indigkeit kann in einfacher Weise abhängig von der Klemmenspannung
der Entladungslampe geregelt werden. Es ist jedoch zweckmäßig, die Entladungslamlae
zunächst ohne zusätzliche Kühlung brennen zu lassen, damit sich die normalen Betriebsdaten
möglichst rasch einstellen. Der Kühlluftstrom kann dann eingeschaltet und allmählich
so weit erhöht werden, bis eine geringfügige Abnahme der Klemmenspannung eintritt.
Diese Abnahme ist ein empfindliches Zeichen dafür, ciaß eine Kondensation des Metalldampfes
eintritt. In diesem Zustand genügt eine geringe Verminderung der Kühlluftgeschwindigkeit,
um den Betriebszustand einzustellen, bei dem in der Entladungslampe mit Sicherheit
gerade keine Kondensation des Metalldampfes mehr eintritt.
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Wenn man bei den gebräuchlichen Lichtpauspapieren Pausgeschwindigkeiten
von etwa 4 m/Min. erzielen will, muß man eine Strahlenquelle großer Leistung, vorzugsweise
eine sehr intensive Quecksilberhochdrucklampe, verwenden, die jedoch den Nachteil
hat, daß sie eine intensive Ultrarotstrahlung aussendet und daß zudem durch das
heiße Leuchtrohr eine beachtliche Wärmemenge auf dem Wege über Konvektion oder Wärmeleitung
abgegeben wird. Bei der erfindungsgemäßen Lichtpausmaschine tritt trotz dieser Wärmeabgabe
keine Erhöhung der Temperatur des Pausgutes über 75° C ein, weil mindestens die
Hälfte der gesamten Leistung, die von der Strahlenquelle durch Konvektion oder durch
Strahlung mit einer größeren Wellenlänge als 45o mg abgegeben wird, dem Kühlmittelstrom
zugeführt wird und dabei die der Strahlenquelle zugeführte Leistung kleiner als
35 Watt je Zentimeter Arbeitsbreite gewählt wird.
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Die lichtempfindlichen Folien haben in der Regel eine wesentlich geringere
Empfindlichkeit als die lichtempfindlichen Pauspapiere, so daß bei ihnen längere
Pauszeiten, also geringere Pausgeschwindigkeiten in Frage kommen. In diesem Fall
müssen an die Kühlung besonders hohe Anforderungen gestellt werden, da die Folie
verhältnismäßig lange dem Einfluß der Strahlen sowie der Wärmeabgabe durch die Pausscheibe
ausgesetzt ist. Es empfiehlt sich daher, bei Lichtpausmaschinen, die sowohl zur
Verwendung lichtempfindlicher Folien als auch zur Verwendung von lichtempfindlichen
Pauspapieren geeignet sein sollen; eine Regelvorrichtung füir die Strahlenquelle
vorzusehen, mit der sich der Strahlenfluß für das Arbeiten mit Folien gegenüber
dem für den Betrieb mit Pauspapieren erforderlichen Strahlenfluß herabsetzen läßt.
Auf diese Weise wird zwar die Pauszeit vergrößert, die Temperatur, die das Pausgut
beim Durchlaufen annimmt, jedoch noch weiter herabgesetzt. Eine solche Maßnahme
ist nicht erforderlich, wenn es sich nicht um das Belichten von Folien handelt,
sondern wenn die Folien lediglich als Pausvorlage verwendet werden. In letzterem
Fall ist nämlich die Belichtungsdauer lediglich durch die Empfindlichkeit der lichtempfindlichen
Schicht bestimmt, da die Durchlässigkeit der Folien den anderen praktisch in, Frage
kommenden Pausvorlagen in keiner Weise nachsteht.
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Die erfindungsgemäße Lichtpausmaschine kann ohne unzulässige Erwärmung
des Pausgutes außerordentlich gedrängt ausgeführt werden. Bei einer Arbeitsbreite
von i25 cm und einem Pausweg von 30 cm Länge benötigt man als Strahlenquelle
eine Quecksilberhochdrucklampe von 3 bis 4 kW Leistung, um bei den üblichen Lichtpauspapieren
eine Pausgeschwindigkeit von etwa 4 m/Min. erreichen zu können. Eine solche Maschine
mit mindestens o,8 Watt/cm= Pausfläche weist wegen der kleinen Pausfläche nur einen
sehr kleinen Raumbedarf auf. Die größten Abmessungen in den Hauptrichtungen sind
beispielsweise: Höhe i22 cm, Tiefe 6o cm und Breite 210 cm, entsprechend einem Raumbedarf
von i,8 m3. Dieser Raumbedarf ist wesentlich geringer als der der bekannten Maschinen,
bei denen er mindestens das Zwei- bis Dreifache für Maschinen gleicher Leistungsfähigkeit
beträgt. Besonders bei dieser gedrängten Bauweise sind jedoch die erfindungsgemäßen
Mittel zur Kühlung von großer Wichtigkeit, damit trotz der hohen Belastung der Pausfläche
keine unzulässig hohe Temperatur des Pausgutes eintritt.
Die Figuren
zeigen in zum Teil schematischer Darstellung Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen
Lichtpausmaschine. In Fig. i bezeichnet i die zylindrische Entladungsröhre, deren
Achse sich senkrecht zur Papierebene erstreckt. Sie ist etwa in der Brennlinie des
vorzugsweise zylindrischen Reflektors 2 angebracht, der die Strahlung der Strahlenquelle,
die nach der von der Pausfläche abgekehrten Seite derselben ausgeht, auf die Pausfläche
3 zurückwirft. Unterhalb der Pausfläche 3 ist das endlose Förderband 4 angeordnet,
das durch die beiden Transportwalzen 5 angetrieben wird und das Pausgut, d. h. die
Vorlage und das lichtempfindliche Papier, an der Pausfläche entlang führt. Die erfindungsgemäße
Kühlung der Entladungslampe wird durch Kühlluft bewirkt, die aus einem etwa parallel
zur Entladungslampe i angebrachten Rohr 6 ausströmt. Dieses Rohr 6 ist mit einem
Längsschlitz oder mit einer größeren Anzahl nebeneinander angeordneter Öffnungen
versehen für den Austritt der Kühlluft. Die Öffnungen im Rohr 6 werden zweckmäßig
so angeordnet, daß die Entladungslampe i bevorzugt an ihrer der Pausfläche zugekehrten
Seite gekühlt wird. Zur Vermeidung der Schattenwirkung des Rohres 6 wird dieses
entweder aus einem durchsichtigen Werkstoff hergestellt oder mit einer die photochemisch
wirksame Strahlung gut reflektierenden Oberfläche versehen oder außerhalb des Reflektors
angeordnet. Man kann zu diesem Zweck im Reflektor einen Schlitz oder eine Reihe
von Öffnungen vorsehen. Die Kühlluft kann auch durch ein beispielsweise am unteren
Rande des Reflektors vorgesehenes Rohr 7 zugeführt werden, das eine Öffnung aufweist,
aus der die Kühlluft in Richtung auf die Entladungslampe i ausströmt. In diesem
Fall kann das Rohr 6 ganz fortfallen. Das Rohr 7 wird zweckmäßig noch mit einem
weiteren Schlitz oder einer weiteren Zahl von Öffnungen versehen, die so gerichtet
sind, daß die aus ihnen austretende Kühlluft, wie in Fig. i angedeutet ist, längs
der Pausfläche 3 strömen, diese kühlen und bei 8 austreten kann. Im Reflektor kann
in der Nähe seines Scheitels ein Schlitz oder eine Reihe von Öffnungen 9 vorgesehen
sein zur Erleichterung des Austritts der zur Kühlung der Entladungslampe i dienenden
Luft.
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Bei der geschilderten Anordnung ist wegen des verhältnismäßig kleinen
Querschnittes der Rohre bzw.7 ein verhältnismäßig hoher Kühlluftdruck erforderlich,
damit genrügend Kühlluft ausströmt. Es ist deshalb unter Umständen zweckmäßig, die
erfindungsgemäße Lichtpausmaschine entsprechend der Fig.2 auszubilden. Bei dieser
Anordnung ist der Raum oberhalb des Reflektors 2 durch zwei Trennwände in drei Räume
io bis 12 unterteilt. Der Raum i i steht über einen Schlitz oder eine Reihe von
Öffnungen 13 mit dem Innern des Reflektors 2 in Verbindung, der seinerseits nicht
unmittelbar auf der Pausfläche aufsitzt, sondern an seinen beiden Längskanten Spalte
14 aufweist, durch die die Kühlluft aus den Längsräumen io und 12 in den Reflektor
eintreten kann. Dabei tritt gleichzeitig eine Kühlung der Pausfläche 3 ein. Die
nur geringfügig erwärmte Luft dient anschließend zur Kühlung der Entladungslampe
i. Durch die Öffnung 15 tritt der Kühlluftstrom aus. Zur Erzeugung der Kühlluftbewegung
kann entweder an der Öffnung 15 ein die Kühlluft ansaugender Lüfter oder am Eingang
zu den Längsräumen io und 12 ein die Kühlluft drückender Lüfter vorgesehen sein.
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Bei dem in den Fig. 3 bis 5 dargestellten Ausführungsbeispiel der
erfindungsgemäßen Lichtpausmaschine ist im Weg der photochemisch wirksamen Strahlung
ein für diese Strahlung durchlässiges, vorzugsweise künstlich gekühltes Filter zur
Absorption der Wärmestrahlung vorgesehen. Zur Kühlung des . Filters, vorzugsweise
eines wärmeabsorbierenden Glasfilters, dient vorzugsweise ein Luftstrom. Bei dem
Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist die Öffnung des Reflektors 2 durch eine zylindrisch
gebogene Glasscheibe 16 abgeschlossen, die aus einem die Wärmestrahlung absorbierenden
Glas besteht. Die durch diese Wärmeschutzscheibe absorbierte Strahlung führt zu
einer Erwärmung der Scheibe. Die Wärme wird an die umgebende Luft abgegeben. Sie
trägt daher nicht oder nur in weit geringerem Maße zur Erwärmung der Pausscheibe
3 bzw. des darunter liegenden Pausgutes bei. Das Pausgut nimmt daher infolge der
Einfügung der Wärmeschutzscheibe 16 eine niedrigere Temperatur an als bei offenem
Reflektor. Durch entsprechende Bemessung der Absorption der Wärmestrahlung in der
Wärmeschutzscheibe 16 sowie gegebenenfalls durch eine künstliche Kühlung dieser
Scheibe durch einen Gasstrom, vorzugsweise einen Luftstrom, kann erreicht werden,
daß bei der erfindungsgemäßen Lampe trotz Anwendung einer Brennerleistung zwischen
o,5 und 5 Watt/cm" Pausfläche mindestens die Hälfte der Leistung, die von der Strahlenquelle
durch Konvektion oder durch Strahlung mit einer größeren Wellenlänge als 4,90 mli
abgegeben wird, einem künstlichen Kühlmittel zugeführt wird. Es läßt sich leicht
erreichen. daß das Pausgut beim Durchlaufen der Lichtpausmaschine keine höhere Temperatur
als 75° C annimmt. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 und 5 wird eine ebene
Schutzscheibe 16 verwendet, die im Reflektor 2 mittels einer Reihe von Stiften 17
gehalten wird, die oberhalb bzw. unterhalb der Wärmeschutzscheibe angeordnet sind
und wegen ihrer geringen Länge und ihres geringen Durchmessers keine störende Schattenwirkung
ergeben.
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Die Fig. 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Lichtpausmaschine, die sich besonders für die Anwendung flüssiger Kühlmittel eignet.
Der Brenner i ist im Innern des Reflektors 2 untergebracht. Die von ihm ausgehende
photochemisch wirksame Strahlung soll die als Pausscheibe dienende Glasscheibe 3
durchsetzen und nach dem Durchdringen der Pausvorlage 26 auf das photochemisch wirksame
Papier 27 einwirken. Zum Anpressen des Lichtpauspapiers und der Vorlage gegen die
Pausscheibe dient ein Gummituch 28, das mit Hilfe der rotierenden Walzen 5 gespannt
wird. Bei dieser Anordnung gleitet also
die Vorlage während des
Pausvorganges an der 1'ausscheibe vorbei. Würde sich die Pausscheibe dabei stark
erwärmen und dadurch die Pausvorlage klebrig werden, so würde diese Gleitbewegung
erschwert werden. Zur Vermeidung dieser Störung wird dem künstlich bewegten Kühlmittel,
in diesem Falle vorzugsweise Wasser, direkt oder indirckt mindestens die Hälfte
der. Leistung, die von der Strahlenquelle durch Konvektion oder durch Strahlung
mit einer größeren Wellenlänge als 45o mli abgegeben wird, zugeführt. Die Absorption
der Wärmestrahlung erfolgt in einem für die photochemisch wirksame Strahlung durchlässigen
Filter, das aus den Glasröhren 29, 30 besteht, zwischen denen die Kühlflüssigkeit
31 untergebracht ist, die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel laufend
durch kaltes Kühlmittel ersetzt wird. Die Rohre 29, 3o können aus einem wärmeal)sorl>ierenden
Glas hergestellt werden, so daß die Absorption der Wärmestrahlung in noch vollkommenerer
Weise erfolgt.