照射装置 【技术领域】
本发明涉及一种照射物体的照射装置，尤其涉及利用紫外线，与/或者红外线，及/或者可见电磁辐射进行照射的装置，其包括一外壳以及至少一细长照射源；其中该外壳包括一用于电磁辐射的出口孔，该出口孔对准被照射的物体；而该细长照射源安置在该外壳之中，用于电磁辐射。此外，本发明也系涉及一根据本发明的一照射源的操作系统。
背景技术
照射装置，尤其是紫外线灯，被用于以光化学的方式影响受照射的物体。重要的一些应用包括，印刷油墨、涂层和粘合剂的硬化，以及用于减菌和医疗照射。尤其是在木制板材和地板覆盖涂料环境的应用中使用具有非常高照射功率的紫外线照射装置，其照射幅度高达几米。
在紫外线照射装置中，最主要的是将气体放电灯用作照射源，在该气体放电灯中，通过金属的汽化而生成等离子。该灯实质上包括一个管状玻璃体，两个电极，两根箔材保险丝绝缘子(fuse-ins)以及两个灯座。根据灯类型的不同，该玻璃体的运行温度在700℃与900℃之间变化。
所有已知的紫外线照射装置都包括一照射源，该照射源通过两端悬吊，且其可由一个反射镜部分包围。
该照射装置的设计，使得通过自由对流和辐射，由玻璃体所吸收的能量能得以释放。在该玻璃体的温度大约为800℃时，其吸收的能量与其释放的能量之间将达到平衡。然而，在实际应用中，该反射镜和紫外线装置的外壳妨碍了这种平衡状态的出现。在照射源附近，会出现热辐射反射和时常出现热积聚。
为了克服这个问题，依靠改进后的空气冷却系统，已经尝试过将照射源的温度设置在最优的运行范围之内。然而，伴随此种配置地一个缺点是，即便采用自由悬挂照射装置的最佳冷却方式，即一种仅由其端部固定的照射装置，在超过一临界电能水平连通一临界设计长度时，此种下垂变形在所有照射源中都较明显，而不是仅在紫外线照射源中存在此种现象。由于该玻璃体中的蠕变作用(该玻璃体的运行温度略低于材料呈现为塑性状态时的温度)，所有此类照射源迟早都会发生变形。尤其在设计外壳的形状和确定与受照射物体的距离时，已经将这种情况考虑在内。然而，如果过度变形，则在该灯中出现的等离子体能与该玻璃产生点接触。此种接触会导致过热，由此而破坏该照射源的玻璃体。
为了减小变形，因此有必要根据技术发展水平来减小照射装置的设计长度，尤其是减小紫外线照射装置的设计长度，且同时在设计长度较长的情形下降低电力输出。根据技术发展水平，大的照射宽度需要并排安置几个照射源。
【发明内容】
因此，制造一种照射装置，尤其是制造一种允许较大照射宽度，而该照射源又无任何变形的紫外线照射装置，是本发明的目标。
在该导言里提及的一种照射装置类型中，该目标得以满足，因为在该照射装置中，至少将其中一照射源安置得使其可绕其纵轴转动。
该照射源绕其纵轴转动，使得重力对该照射源材料中的蠕变作用所产生的影响变得均匀。由于通过在冷却时合理支出仅能将运行温度降到一定程度上，因此本发明是以消除作用于该照射源上的力所产生的破坏作用为基准。由于通过转动，作用于材料上的重力方向不断发生变化，因此已实现这个目的。
在为自由对流的情况下，该照射源上表面的温度高于其下表面的温度，这是由于该上表面更多地是由上向流的空气加热。由于该原因，可能导致该上表面局部过热，而该照射源则会因局部过热而受到破坏。为了防止此种破坏，则根据该上表面的临界温度来设计照射源。通过转动该灯，由于暴露在最高温度下的区域不断在变化，因此其可在一较高的单位输出功率下运行。
根据本发明，在一照射装置中于轴向上相互平行地布置几个照射源是可能的，且布置至少其中一该照射源，使其可绕其纵轴转动。然而，最好所有安置在照射装置中的照射源都可转动。在这种情况下，该照射源可方便地与一共同的驱动器相连。举例而言，该连接可通过带传动或者行星齿轮装置建立。
为了防止对该照射源的实体(通常实体由玻璃构成)造成破坏，每一可转动的照射源的两端被一可转动固定的座装置容纳，且每一照射源的两个座装置中，至少其中之一与一驱动器连接。若一照射源的两个座装置都与一驱动器连接，则由于驱动转矩的存在，可充分避免该照射源发生扭曲。举例而言，转动该照射源的驱动力可通过气动装置、电动装置或者手动装置获得。然而，在是短照射源的情况下，照射长度高达大约2m，如果该驱动器仅与一端啮合，则其可满足需要。
特别是在照射源只是沿着一个特定方向转动时，如果在一个非接触式装置中提供驱动该照射源运转所需的电源，例如通过电磁辐射的方式(微波激励)，此时其比较有利。作为另一选择，通过滑动接触这种传统的电源供给方式也可行。
如果该照射源的转动方向有规律地变化，倘若在两个方向上转动的角度均衡，则电源也可通过软性电缆提供。
从DE 199 16 474 A1中可知，一台包括一个细长照射源，利用紫外线辐射照射物体的照射装置已为大家所知，其外壳包括一个与被照射物体对准的出口孔。为了实现热散，该装置包括一冷却系统，在该冷却系统中，在该外壳内部，一股强制循环冷却该照射源的冷却气流通过风扇的作用力而进行循环，同时冷却气流利用一热交换器进行再冷却。该风扇装置由几个沿照射源的长度方向上布置的径流式风扇组成，同时该风扇的轴垂直于该照射源。经由一侧通道流入的冷却气体首先围绕该照射源的该外壳流动，然后经由该安置在该照射源上方的反射镜顶部区域中的一个纵向槽流动，最后流入到风扇的上升气流方向上的一个吸入室中。
这个冷却系统的缺点在于，沿着该照射源的长度方向上分布的几个径流式风扇需要进行有效的冷却。此外，由于立式布置该径流式风扇而确定的设计高度可使该照射装置使用起来困难，在可用空间受限时甚至无法使用。
以一利用电磁辐射来照射物体的照射装置作为开始，该照射装置包括一外壳以及至少一细长照射源；该外壳包括一用于电磁辐射的出口孔，该出口孔对准被照射的物体，而该照射源则安置在该外壳中，用于电磁辐射；其中该照射装置包括至少一进气通道和至少一排气通道供冷却气体用；其中每一通道包括一冷却气体孔口，该孔口沿着该照射源的长度方向在朝向它的方向上延伸；其中该照射源安置在该进气通道与该出气通道之间；且其中通过形成一向该出气通道的冷却气体孔口方向上不断变窄的缝隙，至少有一相对的表面部分地容纳该照射源；该细长照射源能显著而有效地得到冷却，特点在于，借助于一流阻器，尤其是借助于筛，每一通道都与该照射装置的内部空间间隔开，其特点还在于，其中一通道构成一细长挡板的主要部分，该挡板至少部分地遮避了照射源光线至被照射物体的直接路径。
该相对表面与该照射源间的间缝隙不断变窄，使进入该缝隙时至进入该排气通道时冷却气体的流速增加。速度的增加防止了流体与该照射源分离，因而确保了远离该进气通道的该照射源的侧面也总是与该冷却气体流接触。
从照射用出口孔观察时，最好是该排气通道安置在该照射源的前方，同时该进气通道安置在该照射源的后面。冷却该照射源提供了另一种防止挠曲的保护措施。该提供给出气通道，最好是提供给其表面的冷却气体，尤其是空气，与筛共同作用使该照射源整个长度方向上的超压力变得均匀。在该排气通道处的筛最好在其表面利用一负压发生器进行连接，该筛使该照射源整个长度上的负压变得均匀。
特别由于该出气通道构成了该细长挡板的主要部分，因此该照射源下侧的冷却状况得到改善，其中该细长挡板至少部分地遮避照射源光线至被照射物体的直接路径，其中形成该逐渐变窄的缝隙的每一相对表面由该挡板的表面组成，或者由安置在该挡板和该照射源之间的反射镜组成。该挡板的表面或者该反射镜的表面部分容纳了该照射源，并形成了在冷却气体开口方向上逐渐变窄的缝隙。在该照射源与该挡板间之该逐渐变窄的缝隙，使进入该缝隙时至进入该排气通道时冷却气体的流速增加。
作为另一个备选方案，从该照射用出口孔观察时，该排气通道可安置在该照射源的后面。该安置在该照射源后面的排气通道作为相对面可部分地容纳该照射源，因而形成了在该冷却气体孔口方向上变窄的缝隙。
为了在该照射源体中形成力平衡，该照射源的转动能周期性地改变方向和/或周期性地中断。中断转动结合改变转动方向，在不希望转动连续时比较有利。
如果该照射源的转动方向总在其转动至少180°后改变，则该照射源体上的每一点都将受到几乎相同程度的重力作用，一为正力向量，另一为负力向量。因此，该照射源在慢速转动期间产生的任何变形，都会再次反向。该照射源有利的转速范围在0.1r/s(转/每秒)至0.2r/s之间。
为了在平衡时保持形变，该照射源的转速应在启动后保持不变。这就保证了该照射源体上的每一点在相同期间，在正向和负向上受到相同的重力作用。
【附图说明】
下面参考附图更为详细地说明本发明。下述为图形说明：
图1a-c为根据本发明的一个紫外线照射装置，其第一具体实施例的两个图解正视图和一个图解侧面图；
图2a、b为根据图1的该紫外线照射装置的另外两个图解正视图；
图2c为根据本发明的一个紫外线照射装置的一个第二具体实施例的图解正视图；
图3a、b为考虑到一冷却空气流3后的本发明运转的一个图解视图；及
图4a、b为根据本发明，一个紫外线照射装置的一个第三具体实施例的图解正视图，其带有一冷却效果尤其显着的冷却装置。
【具体实施方式】
图1a)显示一管状细长照射源1，其安置在一个反射镜3和被照射物体4之间。显示在图1c)中指向物体4的光线5的路径，部分直接自该照射源1射向物体，部分经过反射镜3反射后间接射向物体。该照射源安置在该照射装置的外壳2中，使其可绕其纵轴6转动。该照射源的端部7由座装置8固定，以使其可转动。转动该照射源1的驱动力由两个驱动器9和安置于其中的齿轮装置(图中没有详细显示)提供。该照射源的旋转方向(由图1a)-c)中的箭头指示)可借助于一换向控制系统(图中没有显示)来改变，该换向控制系统本质上已为我们所知。
图2a、b显示了该根据图1的照射装置不同的工作方式。在图2a)中，箭头12显示了该照射源在规定方向上以恒定的转速0.1r/s连续转动。在图2b)中，箭头10显示了该照射源局部转动至少180°后，旋转方向每次都会改变。图2c)显示了一照射源，在该照射源中共计有3个照射源1同时绕其各自的纵轴6转动，箭头13显示了在该照射源局部转动180°后，其旋转方向每次都会改变。
图3a)显示了一包括一冷却空气用进气通道13的照射装置。在朝着底部的方向上，该进气通道13包括一空气进口孔15，该空气进口孔至少沿着该照射源的长度方向延伸，而该空气进口孔15通向外壳2的内部。有利的是，该空气进口孔15位于该照射源1的上方并与其垂直。空气流14在该照射源的方向上离开该空气进口孔15。如果该照射源1不转动，在该照射源上表面的温度T1将显著低于其下表面上的温度，在该下表面处空气流15离开该照射源1，因此在这个区域温度T2要高得多。这种联系显示在图表16中，该表显示了从该下表面到该上表面，在该照射源1的半圆周上温度的增加。
如图3b)所示的那样，如果该照射源1连续转动，则该照射源上表面与下表面间的温差显著较小。图表16显示了连续转动的照射源在圆周上的温度分布情况，T1为在该照射源上表面处的温度，T2为在该照射源下表面处的温度，在该下表面处空气流分离。
根据图4的一个照射装置的特色是，其有效冷却该照射装置1的下表面和上表面。该照射源1可转动地安置在该外壳2中，其在该具体实施例中显示为一个紫外线灯。该电驱动器9中的一螺杆17与一齿轮18互相啮合，而该齿轮利用一中心孔口19与该照射源1的其中一端部7配合。
该反射镜3包括两个沿该照射装置整个长度方向延伸的上部反射镜元件20，同时还包括两个下部反射镜元件21。该两个上部反射镜元件20终止于一假想的、通过该照射装置的纵向中间平面，相互间间隔开以形成一空气入口缝隙。在该外壳2的上表面有一用于该冷却空气的进气通道。该进气通道13至少沿该空气入口缝隙22的整个长度延伸。在其下部表面，该进气通道13包括一覆盖该空气入口缝隙22的冷却空气孔口23。一细网眼流量筛位于该空气入口缝隙22与该冷却空气孔口23之间。
在该进气通道13的背面有一入口25，通过该入口冷却空气进入到进气通道13中。该流量筛24使在该空气入口缝隙22整个长度上，冷却空气的压力变得均匀，藉此可在其整个长度上均匀冷却该照射源。
在根据图4的照射装置中，借助于一另外的排气通道28，通常会发生的冷却空气与该照射源1间分离的现象(借助于图3说明)得以有效防止。当从照射用出口孔29观察时，该排气通道28在假想的、通过该照射装置的中间平面上，位于该照射源1的前方。该排气通道28构成一细长挡板(全部由30指定)的主要部分，该挡板30至少部分遮蔽了照射源光线至被照射物体的直接路径。为此目的，该挡板包含横剖面为弧形的反射镜组件31，其共同组成了一细长槽，在该照射源1的下表面将其部分包围。
反射镜组件31相互间被间隔开，其组成一在该照射源1的整个长度上延伸的空气出口缝隙32。该空气出口缝隙32通过另一流量筛33与该排气通道28的冷却空气孔口34间隔开。该冷却空气孔口34也沿该照射源1的整个长度延伸。该流量筛33也会使该排气通道28处的压力关系变得均匀；然而，在这种情况下，其与该出现于排气通道28中的负压有关。举例而言，该负压由一真空泵(图中没有显示)产生，该真空泵在该排气通道28的一出口35处连接在背面上。该负压也可以由一风扇装置产生，该风扇装置的负压侧与该排气通道相连，而其正压侧与该进气通道相连。在以这种方式封闭的回路中，冷却空气被再过滤及再冷却。
图4显示，该构成该挡板表面的反射镜组件31形成了一间隙36，该间隙在该排气通道28方向上变窄。因此，进入该照射源1两侧上间隙中的冷却气体流14被加速，且通过这种方式，在该照射源1的下表面，该冷却气体流14与该照射源1的分离得到有效防止。尽管借助于该与挡板为一体的排气通道28，而有效冷却了该照射源1的下表面，但由于该冷却空气流吸热，因此在该照射源1的下表面上的温度依然较高。尽管此时温差明显没有根据图3a的照射装置中的温差那样显着，如果安置该照射源时使其可转动，且如果该照射源在运行期间转动，如图4a)所示，其有利于进一步使温度均匀。
然而，该所述冷却装置也具有其中照射源固定安置的照射装置的优点，如图4b)所示。
参考符号列表
编 名称 编号名称
号
1. 照射源 19.中心孔口
2. 外壳 20.上反射镜组件
3. 反射镜 21.下反射镜组件
4. 物体 22.空气入口缝隙
5. 光线路径 23.冷却空气孔口
6. 纵轴 24.流量筛
7. 端部 25.入口
8. 座装置 26.管
9. 驱动器 27.内壁
10. 箭头 28.排气通道
11. 箭头 29.出口孔
12. 箭头 30.挡板
13. 进气通道 31.反射镜组件
14. 冷却空气流 32.空气出口缝隙
15. 空气入口孔 33.流量筛
16. 图表 34.冷却空气孔口
17. 螺杆 35.出口
18. 齿轮 36.间隙