[0001] Die Erfindung betrifft einen Infrarotstrahler, mit einem Zwillingsrohr, das einen
Innensteg aufweist, der zwei in Rohr-Längsrichtung verlaufende Teilräume voneinander
trennt, und mit einer im ersten der Teilräume angeordneten ersten Heizwendel, die
mit ihrem ersten, unteren Ende mit einer durch eine Stirnseite des Zwillingsrohres
nach außen geführten Stromzuführung versehen ist, und die mit ihrem zweiten, oberen
Ende mit einem im zweiten Teilraum angeordneten Anschlußdraht oder mit einer im zweiten
Teilraum angeordneten zweiten Heizwendel elektrisch verbunden ist.
[0002] Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Infrarotstrahlers,
durch Bereitstellen eines Zwillingsrohres, das einen Innensteg aufweist, der zwei
in Rohr-Längsrichtung verlaufende Teilräume voneinander trennt, Einbringen einer ersten
Heizwendel in den ersten Teilraum, Einbringen eines Anschlußdrahtes oder einer zweiten
Heizwendel in den zweiten Teilraum, Verbinden des ersten, unteren Endes der ersten
Heizwendel mit einer durch eine Stirnseite des Zwillingsrohres nach außen geführten
Stromzuführung, und Verbinden des zweiten, oberen Endes der ersten Heizwendel mit
dem im zweiten Teilraum angeordneten Anschlußdraht oder mit der im zweiten Teilraum
angeordneten zweiten Heizwendel.
[0003] Ein derartiger Infrarotstrahler ist im deutschen Gebrauchsmuster DE-U1 91 13 022
beschrieben. Bei dem bekannten kurzwelligen Infrarotstrahler ist der Lampenkolben
in Form eines Zwillingsrohres aus Quarzglas ausgebildet, bei dem zwei rohrförmige
Teilräume durch einen Zwischensteg räumlich voneinander getrennt sind.
[0004] Das Zwillingsrohr ist über seine Länge in zwei gleiche Stahler-Abschnitte unterteilt.
Jeder der beiden Teilräume des Zwillingsrohres besteht aus zwei Teilraumhälften, wobei
in jeder der vier Teilraumhälten eine Heizwendel angeordnet ist.
[0005] Die Heizwendeln jedes Strahler-Abschnittes sind paarweise in Reihe geschaltet. Jede
Heizwendel ist an ihrem freien unteren Ende mit einem Anschlußdraht für die Stromversorgung
versehen. Die elektrischen Anschlüsse für jedes Heizwendelpaar werden an jeweils einer
gemeinsamen Stirnseite des Zwillingsrohres über eine vakuumdichte Quetschung, in die
zwei Molybdänfolien eingeschmolzen sind, aus dem Zwillingsrohr herausgeführt.
[0006] Die Heizwendeln jedes Heizwendelpaares sind jeweils mittels eines M-förmig gebogenen
Molybdändrahtes miteinander verbunden. Der Molybdändraht greift an dem oberen Ende
der Heizwendel an und wird über eine erste U-förmige Biegung innerhalb des Teilraumes
parallel zur Heizwendel bis nahe an das untere Ende zurückgeführt. Im Bereich des
unteren Endes des Zwillingsrohres ist der Innensteg über eine Länge von einigen Zentimetern
herausgebohrt oder herausgefräst. Zwischen dem oberen Rand der Quetschung und dem
Boden der Stegbohrung bzw. -fräsung verbleibt ein Einschnitt von einigen Millimetern.
Durch diesen Einschnitt hindurch erstreckt sich der Molybdändraht unter einer zweiten
U-förmigen Biegung in den anderen Teilraum, wo er mit der zweiten Heizwendel verbunden
ist. Über beide Teilräume gesehen ist der Molybdändraht somit M-fömig gebogen, wobei
eine Spiegelebene im Innensteg verläuft. Zur Vermeidung von Kurzschlüssen ist der
Molybdändraht im Bereich der Heizwendeln von einem Quarzglas-Kapillarrohr umhüllt.
[0007] Die Heizwendeln werden mittels über ihre Länge gleichmäßig verteilter Abstandshalter
zentrisch innerhalb ihres Teilraumes gehalten.
[0008] Die Herstellung des bekannten Infrarotstrahlers ist sehr aufwendig und erfordert
großes Geschick. Es sind besondere, asymmetrische Abstandshalter erforderlich, um
zu gewährleisten, daß trotz des parallel zur Heizwendel zurücklaufenden Molybdändrahtes
die Heizwendel jeweils zentrisch innerhalb ihres Teilraumes angeordnet ist.
[0009] Die Heizwendel wird bei dem bekannten Infrarotstrahler mit hohem Kraftaufwand in
das Zwillingsrohr eingeführt, wobei die Abstandshalter an den Innenwandungen der jeweiligen
Teilräume anliegen. Die Heizwendel wird dabei stark mechanisch belastet. Nach ihrer
Montage ist sie nicht spannungsfrei, so daß die Gefahr besteht, daß sie während des
Betriebes buckelig wird oder sich ihre Länge - und damit die Länge der Heizzone -
ändert. Dies führt bei den bekannten Infrarotstrahlern zu Ausfällen.
[0010] Beim Aufheizen der Wolfram-Heizwendel während ihres Betriebes kommt es zu einer Rekristallisation
des Werkstoffes, mit der eine Änderung der Wendel-Abmessungen einhergeht. Bei dem
bekannten Infrarotstrahler ist es daher erforderlich, die Heizwendel bereits vor der
Montage zu rekristallisieren. Dadurch wird die Heizwendel jedoch spröde, was ihren
Einbau in das Zwillingsrohr zusätzlich erschwert. Darüberhinaus ist auch die Rekristallisation
der Heizwendel mit hohem Zeit- und Kostenaufwand verbunden.
[0011] Aus dem deutschen Gebrauchsmuster DE-U1 91 15 621 ist ein Zwillingsrohr-Strahler
bekannt, bei dem die beiden Heizwendeln mittels eines Molybdänbügels miteinander verbunden
sind, wobei der Molybdänbügel dabei in die jeweiligen stirnseitigen Enden der Heizwendeln
eingreift. Zur Erleichterung der Montage des Molybdänbügels wird vorgeschlagen, den
Innensteg des Zwillingsrohres durch Fräsen oder Bohren von der Stirnseite aus ein
Stück zu entfernen. In den so erzeugten Schlitz wird der Molybdänbügel eingelegt und
anschließend wird die Stirnseite des Zwillingsrohres zusammengequetscht. Das bekannte
Verfahren erfordert die Bearbeitung des Zwillingsrohres und die Montage des Molybdänbügels
von der offenen Stirnseite aus. Um das Einführen des Molybdänbügels in die Heizwendel-Stirnseiten
zu erleichtern, ist der Molybdänbügel leicht verformbar. Dies führt beim Einsatz des
Strahlers jedoch zu Lageänderungen der Heizwendeln.
[0012] Ein weiterer kurzwelliger Infrarot-Strahler in Form eines Zwillingsrohres ist in
dem deutschen Gebrauchsmuster DE-U1 89 13 683 beschrieben. Bei dem bekannten Zwillingsrohr-Infrarot-Strahler
wird durch stirnseitiges Zuammenschmelzen zweier Einzelstrahler ein Infrarotstrahler
doppelter Länge erzeugt, wobei die Einzelstrahler unabhängig voneinander schaltbar
und durch eine Trennwand voneinander getrennt sind. In jedem Einzelstrahler erfolgt
die Verbindung der Heizwendeln jeweils mittels eines Bügels. Die Montage des Bügles
erfolgt entsprechen dem Molybdänbügel gemäß der DE-U1 91 15 621.
[0013] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen betriebssicheren Infrarotstrahler
anzugeben. Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung
eines Strahlers anzugeben, das die Montage der Heizwendel vereinfacht.
[0014] Ausgehend von dem eingangs genannten Infrarotstrahler wird diese Aufgabe hinsichtlich
des Infrarotstrahlers erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Innensteg im Bereich
des oberen Endes der Heizwendel oder oberhalb davon eine Durchgangsbohrung aufweist,
durch die hindurch sich ein Verbindungskörper von einem Teilraum in den anderen Teilraum
erstreckt, mittels dem die erste Heizwendel mit dem Anschlußdraht oder mit der zweiten
Heizwendel elektrisch verbunden ist, wobei mindestens die erste Heizwendel unter Zugspannung
stehend in den Teilraum montiert ist.
[0015] Unabhängig von der Art ihrer Herstellung wird unter einer Durchgangsbohrung des Innensteges
jede Öffnung des Innensteges verstanden, die sich im Bereich des zweiten, oberen Endes
der Heizwendel oder, in Richtung der Längsachse des Zwillingsrohres gesehen, oberhalb
davon, befindet, und die durch eine seitliche, von außen nach innen erzeugte Öffnung
des Zwillingsrohres in diesem Bereich hergestellt werden kann.
[0016] Der sich durch die Durchgangsbohrung erstreckende Verbindungskörper ist mit dem oberen
Ende der Heizwendel elektrisch verbunden. Die Heizwendel kann unmittelbar an dem Verbindungskörper
angreifen. Es können aber auch ein oder mehrere Verbindungsstücke zwischen dem Verbindungskörper
und dem Ende der Heizwendel vorgesehen sein. Beide Varianten werden nachfolgend als
"Verbindung" mit dem Verbindungskörper bezeichnet. Der Verbindungskörper verbindet
somit die oberen Enden der ersten Heizwendel und der zweiten, im benachbarten Teilraum
angeordneten Heizwendel bzw. eines dort angeordneten Anschlußdrahtes elektrisch miteinander.
Der Einfachheit halber wird im folgenden nur die Ausführungsvariante mit einem "Heizwendelpaar"
erläutert. Die Ausführungen gelten für die Ausführungsvariante der mit einem Anschlußdraht
verbundenen Heizwendel sowie für das weiter unten erläuterte Verfahren zur Herstellung
eines Infrarotstrahlers entsprechend.
[0017] Da der Verbindungskörper im Bereich der oberen Heizwendel-Enden angeordnet ist, ist
eine Rückleitung, wie bei dem Infrarotstrahler nach dem Stand der Technik, nicht erforderlich.
Bei dem erfindungsgemäßen Infrarotstrahler müssen lediglich die jeweiligen oberen
Enden der Heizwendel bzw. der Heizwendel und des Anschlußdrahtes mit dem Verbindungskörper
so verbunden werden, daß eine feste elektrische Verbindung entsteht. Bei dem erfindungsgemäßen
Infrarotstrahler kann der Verbindungskörper besonders einfach durch eine Öffnung in
der Seitenwand des Zwillingsrohres in die Durchgangsbohrung eingebracht werden. Hierfür
ist es weder erforderlich, das Zwillingsrohr zu zerschneiden, den Verbindungskörper
einzusetzen und anschließend wieder zu verschmelzen, noch den Innensteg vor der Herstellung
einer Quetschung auszubohren oder auszufräsen. Dadurch wird die Montage der Heizwendel
wesentlich erleichtert und das Zwillingsrohr weist keine umlaufende Naht auf.
[0018] Das obere Ende der Heizwendel kann durch die Verbindung mit dem Verbindungskörper
geometrisch fixiert werden. Eine Veränderung der Länge der Heizwendel wird dadurch
vermieden und die Einhaltung vorgegebener Heizzonen-Abmessungen erleichtert. Dies
trägt zur Betriebssicherheit des erfindungsgemäßen Infrarotstrahlers bei.
[0019] Der Heizwendel wird bei der Montage eine Zugspannung aufgeprägt. Dies wird durch
die Fixierung des oberen Endes der Heizwendel durch den Verbindungskörper ermöglicht.
Die Vorspannung der Heizwendel kann so eingestellt werden, daß deren beim Betrieb
des Infrarotstrahlers auftretende Längenänderung kompensiert und dadurch Verwerfungen
der Heizwendel verhindert werden. Auch dadurch wird die Betriebssicherheit des erfindungsgemäßen
Infrarotstrahlers erhöht. Aufgrund der geometrischen Fixierung der Wendel ist auch
eine Rekristallisation des Heizwendel-Werkstoffes, üblicherweise Wolfram, vor der
Montage bei diesem Infrarotstrahler nicht erforderlich. Dadurch wird der Einbau der
Heizwendel weiterhin wesentlich erleichtert.
[0020] Die erste Heizwendel kann sich auch nur über einen ersten Abschnitt des ersten Teilraumes
erstrecken. In dem Fall kann die zweite Heizwendel im ersten und/oder im zweiten Abschnitt
des zweiten Teilraumes angeordnet sein.
[0021] In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Infrarotstrahlers ist
der Verbindungskörper als metallischer, biegesteifer Stift ausgebildet. Der Stift
kann beispielsweise aus Molybdän bestehen. Üblicherweise erstreckt er sich quer durch
beide Teilräume durch die Durchgangsbohrung des Innensteges von der Innenwandung des
ersten Teilraumes bis zur Innenwandung des zweiten Teilraumes. Besonders bei einer
Ausführungsform des erfindungsgemäßen Infrarotstrahlers, bei der das Zwillingsrohr
im Bereich des Verbindungskörpers mit einer Quetschung verschlossen ist, erlaubt es
der stiftförmige Verbindungskörper, die unbeheizten Zonen zwischen zwei stoßweise
aneinandergrenzenden Strahlern besonders kurz zu halten. Denn die Quetschung kann
direkt am Stift ansetzen. Der Stift läßt sich über ein Loch in der Seitenwand des
Zwilligsrohres leicht in die Durchgangsbohrung einsetzen. Das Loch in der Seitenwand
des Zwillingsrohres und die Durchgangsbohrung können in einem Arbeitsgang gefertigt
werden. Dadurch, daß der Stift biegesteif ausgebildet ist, wird eine Lageänderung
der Heizwendel vermieden.
[0022] Besonders bewährt hat es sich, ein Ende der Heizwendel oder ein mit diesem Ende verbundenes
Halteelement in Form einer am Verbindungskörper angreifenden Öse ausgebildet ist.
In die Öffnung der Öse kann der Verbindungskörper bei der Montage leicht eingefädelt
werden. Als Halteelemente für die Heizwendel kommen beispielsweise sogenannte Stützwendeln
in Frage. Das der Heizwendel zugewandte Ende der Stützwendel hat einen etwas kleineren
Durchmesser als die Heizwendel und ragt in diese teilweise hinein.
[0023] In einer alternativen bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Infrarotstrahlers
ist ein Ende der Heizwendel oder ein mit diesem Ende verbundenes Halteelement in Form
eines am Verbindungskörper angreifenden Hakens ausgebildet. Der Haken kann mit dem
Verbindungskörper bei der Montage leicht verbunden werden. Um eine sichere elektrische
Verbindnung zu gewährleisten, kann der Haken auch in Form einer Halbschale ausgebildet
sein, die das Verbindungselement umgreift.
[0024] Besonders bewährt hat sich eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Infrarotstrahlers,
bei der das Zwillingsrohr über seine Länge in zwei Strahler-Abschnitte unterteilt
ist, und in mindestens einem der Teilräume jedes Strahler-Abschnittes eine Heizwendel
vorgesehen ist. Die einzelnen Strahler-Abschnitte können getrennt voneinander beheizbar
sein. Die Heizwendeln der beiden Strahler-Abschnitte können aber auch in Reihe geschaltet
sein, wobei in diesem Fall die elektrische Verbidnung der in unterschiedlichen Strahler-Abschnitten
angeordneten Heizwendel mittels eines einzigen Verbindungskörpers erfolgen kann.
[0025] Vorteilhafterweise ist jedoch in jedem der Strahler-Abschnitte der Innensteg mit
einer Durchgangsbohrung versehen, wobei beide Durchgangsbohrungen zwischen den Heizwendeln
angeordnet sind. Für die elektrische Verbindung der in den jeweiligen Strahler-Abschnitten
angeordneten Heizwendeln ist ein M-förmiges Verbindungsteil, wie im Stand der Technik
beschrieben, nicht erforderlich. Daher ist besonders die Montage eines solchen Infrarotstrahlers,
bei dem die einzelnen Strahler-Abschnitte auch getrennt voneinander geschaltet werden
können, vergleichsweise einfach. Die beiden Verbindungsteile werden über Löcher der
Seitenwand des Zwillingsrohres durch die Durchgangsbohrungen eingeführt. Diese Löcher
werden anschließend verschlossen. Abgesehen davon kann das Zwillingsrohr vollkommen
nahtlos ausgebildet sein.
[0026] In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Infrarotstrahlers
sind in jedem der Strahlerabschnitte zwei Heizwendeln angeordnet.
[0027] Hinsichtlich des Verfahrens wird die oben angegebene Aufgabe ausgehend von dem eingangs
genannten Verfahren erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im Bereich des oberen Endes
der Heizwendel oder oberhalb davon die Zylindermantelfläche des Zwillingsrohres und
der Innensteg durchbohrt wird, daß in die Durchgangsbohrung ein Verbindungskörper
eingesetzt wird, der sich von einem Teilraum in den anderen Teilraum erstreckt, daß
der Verbindungskörper einerseits mit der ersten Heizwendel und andererseits mit dem
Anschlußdraht oder mit der zweiten Heizwendel elektrisch verbunden wird, und daß die
Bohrung der Zylindermantelfläche des Zwillingsrohres verschlossen wird.
[0028] Die Bohrung in der Zylindermantelfläche des Zwillingsrohres wird im wesentlichen
radial von außen nach innen erzeugt, wobei gleichzeitig der Innensteg mit der Durchgangsbohrung
versehen wird. Die Bohrung kann beispielsweise durch Bohren, Schneiden, Fräsen, Schleifen
oder Schmelzen erzeugt werden. Durch die Bohrung wird von außen der Verbindungskörper
eingeführt. Dies erleichtert die Montage der Heizwendel beträchtlich. Denn für die
Herstellung der Verbindung von Heizwendel und Verbindungskörper sind die Maßnahmen
der bekannten, wie sie eingangs beschrieben sind, nicht erforderlich. Das Zwillingsrohr
weist darüberhinaus keine umlaufende Naht auf.
[0029] Da der Verbindungskörper im Bereich der oberen Heizwendel-Enden eingesetzt wird,
ist eine Rückleitung, wie bei dem Infrarotstrahler nach dem Stand der Technik, nicht
erforderlich. Es werden lediglich die jeweiligen oberen Enden der Heizwendeln bzw.
der Heizwendel und des Anschlußdrahtes mit dem Verbindungskörper so verbunden, daß
eine feste elektrische Verbindung entsteht.
[0030] Durch die Verbindung mit dem Verbindungskörper wird das obere Ende der Heizwendel
geometrisch fixiert. Eine Veränderung der Länge der Heizwendel wird dadurch vermieden
und die Einhaltung vorgegebener Heizzonen-Abmessungen erleichtert. Dies trägt zur
Betriebssicherheit des erfindungsgemäßen Infrarotstrahlers bei.
[0031] Weiterhin erübrigt sich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wegen der geometrischen
Fixierung der Wendel auch eine Rekristallisation des Heizwendel-Werkstoffes vor der
Montage. Die Versprödung durch das Rekristallisieren der Heizwendel wird so vermieden,
wodurch der Einbau der Heizwendel weiterhin wesentlich erleichtert wird.
[0032] Außerdem ermöglicht die Fixierung es, der Heizwendel bei der Montage eine Zugspannung
aufzuprägen. Die Vorspannung der Heizwendel kann so eingestellt werden, daß eine während
des Betriebes auftretende Längenänderung kompensiert und dadurch Verwerfungen der
Heizwendel verhindert werden. Auch dadurch wird die Betriebssicherheit des erfindungsgemäßen
Infrarotstrahlers erhöht.
[0033] Vorteilhafterweise wird als Verbindungskörper ein metallischer, biegesteifer Stift
eingesetzt. Hinsichtlich der Anordnung und Ausbildung eines solchen Stiftes wird auf
die obigen Ausführungen verwiesen. In einer ersten bevorzugten Verfahrensweise zur
Verbindung von Stift und Heizwendel wird der Stift in eine Öse eingeführt wird, die
mit der Heizwendel verbunden ist. Alternativ dazu hat es sich auch bewährt, den Stift
an einem Haken zu befestigen, mit dem die Heizwendel verbunden ist. Zur Sicherstellung
einer festen mechanischen und elektrischen Verbindung kann der Verbindungskörper mit
der Öse oder mit dem Haken auch verschweißt werden. Dies kann bei Zwillingsrohren
aus Quarzglas beispielsweise von außerhalb, mittels geeigneter Laserstrahlung erfolgen.
Werden die Heizwendel unter Zugspannung montiert, wird allein dadurch eine ausreichend
stabile elektrische Verbindung erzeugt, so daß diese Maßnahme nur in besonderen Fällen
erforderlich ist. Insbesondere beim Einsatz von nicht rekristallisierter Heizwendeln,
die während ihres Einsatzes wegen Rekristallisation sogar noch schrumpfen, gewährleistet
die Zufspannung eine ausreichend feste Verbindung.
[0034] Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, die Heizwendel beim Verbinden mit
dem Verbindungskörper unter Zugspannung zu halten. Dies gilt sowohl für die erste,
als auch - gegebenenfalls - für die zweite Heizwendel. Dadurch wird der Heizwendel
eine Zugspannung aufgeprägt, die eine Verwerfung der Heizwendel während des Betriebes
verhindern kann. Weitere Vorteile hiervon sind oben näher erläutert. Dies gilt sowohl
für die erste, als auch - gegebenenfalls - für die zweite Heizwendel.
[0035] Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Patentzeichnung dargestellt und werden
nachfolgend näher erläutert. In der Patentzeichnung zeigen im einzelnen in schematischer
Darstellung.
- Figur 1a
- eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen kurzwelligen Infrarotstrahler in
einer Draufsicht,
- Figur 1b
- einen Schnitt durch den in Figur 1 dargestellten Infrarotstrahler entlang der Linie
I-I in einer Ansicht in Richtung des Richtungspfeiles C,
- Figur 2
- eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen kurzwelligen Infrarotstrahlers
mit zwei Strahler-Abschnitten in einer Draufsicht,
- Figur 3
- eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen kurzwelligen Infrarotstrahlers
mit zwei Strahler-Abschnitten in einer Draufsicht und
- Figur 4
- eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen kurzwelligen Infrarotstrahlers
mit zwei Strahler-Abschnitten in einer Draufsicht.
[0036] In
Figur 1 ist ein kurzwelliger Infrarotstrahler 1 dargestellt, bei dem in einem Zwillingsrohr
2 aus Quarzglas mittels eines Innensteges 3 zwei rohrförmige Teilräume 4, 5 ausgebildet
sind. In den Teilräumen 4, 5 ist jeweils eine Heizwendel 6, 7 aus Wolframdraht angeordnet,
die mittels Stützscheiben 8 zentrisch innerhalb der Teilräume 4, 5 gehalten wird.
Hierzu sind die Stützscheiben 8 über die Länge der Heizwendeln 6, 7 in einem Abstand
von ca. 15 mm gleichmäßig verteilt angeordnet.
[0037] Die freien, unteren Enden 9, 10 der Heizwendeln 6, 7 sind mit Stützwendeln 11, 12,
und diese jeweils mit einer durch eine Quetschung 13 des Strahlerendes abgedichteten
Stromdurchführung 14, 15 verbunden. Auch das gegenüberliegende Ende des Strahlers
1 ist mittels einer Quetschung 16 verschlossen.
[0038] Die Heizwendeln 6, 7 sind in Reihe geschaltet. Hierzu sind sie mit ihren oberen Enden
17, 18 elektrisch miteinander verbunden. Die elektrische Verbindung erfolgt jeweils
mittels an den oberen Enden 17, 18 der Heizwendeln 6, 7 angreifenden Stützwendeln
19, 20, die mit einem gemeinsamen Kontaktstift 23 verbunden sind. Das am Kontaktstift
23 angreifende Ende jeder Stützwendel 17, 18 ist in Form einer Öse 21, 22 ausgebildet.
Der Kontaktstift 23 hat einen Durchmesser von ca. 1,5 mm und eine Länge von ca. 2,8
mm. Aufgrund seiner Dicke weist der Kontaktstift 23 über diese Länge eine ausreichend
hohe Biegesteifigkeit auf. Er erstreckt durch eine Durchgangsbohrung 24 des Innensteges
3 über beide Teilräume 4, 5 und über fast den gesamten Querschnitt des Zwillingsrohres
1. Die Durchgangsbohrung 24 ist ca. 1 cm oberhalb der Heizwendeln 6, 7 angeordnet.
[0039] Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen
Strahlers anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
[0040] In das Zwillingsrohr 2 wird seitlich ein Loch mit einem Durchmesser im Bereich von
1,5 bis 2 mm gebohrt (in den Figuren 1a und 1b ist das Loch mit einem Quarzglaspropfen
26 abgedichtet dargestellt). In einem Arbeitsgang wird das Loch in die seitliche Begrenzungswand
des Zwillingsrohres 2 und die Durchgangsbohrung 24 gebohrt. Im Ausführungsbeispiel
wurden die Bohrungen mittels eines Ultraschallbohrers erzeugt. Ein Ausfräsen des Innensteges,
wie bei den bekannten Montageverfahren, oder ein Abschneiden des Zwillingsrohres zum
Einbringen des Kontaktstiftes werden bei diesem Montageverfahren vermieden. Das Zwillingsrohr
1 weist im Bereich der Durchgangsbohrung 24 daher keine umlaufende Naht auf.
[0041] Die Heizwendeln 6, 7 inklusive der Stützwendeln 19, 20 werden in die Teilräume 4,
5 eingeführt. Sobald die Ösen 21, 22 in der Projektion unterhalb des Loches (Quarzglaspfropfen
26) und der Durchgangsbohrung 24 liegen, wird der Kontaktstift 23 von außen durch
die Ösen 21, 22 gefädelt. Anschließend werden die Heizwendeln 6, 7 mittels einer Spannvorrichtung
vorgespannt und der Strahler 1 mittels der Quetschungen 13 und 16 verschlossen.
[0042] Das Loch wird danach mittels des Quarzglaspfropfens 26 abgedichtet. Ansonsten sind
an dem Zwillingsrohr keinerlei glasbläserische Arbeiten erforderlich. Die Montage
der Heizwendlen 6, 7 ist vergleichsweise einfach. Da beide Enden 9, 10 bzw. 17, 18
der Heizwendeln 6 örtlich fixiert sind, ist eine Rekristallisation der Heizwendeln
6, 7 vor ihrer Montage nicht erforderlich. Weiterhin wird dadurch der Einbau der Heizwendeln
6, 7 unter mechanischer Vorspannung ermöglicht.
[0043] Aus
Figur 1b ist die geometrische Anordnung des Kontaktstiftes 23 innerhalb der Teilräume 4, 5
des Zwillingsrohres 2 ersichtlich. Die Teilräume 4, 5 haben einen in etwa ovalen Querschnitt.
Der Kontaktstift 23 erstreckt sich über beide Teilräume von der einen Außenwand des
Zwillingsrohres 2 bis zur gegenüberliegenden Außenwand. Mittels der Durchgangsbohrung
24 wird der Kontaktstift 23 teilweise geführt. Das Loch in der seitlichen Außenwandung
des Zwillingsrohres 2 ist mittels des Quarzglaspfropfens 26 verschlossen. An dem Kontaktstift
23 greift das ösenförmig ausgebildete Ende 22 einer mit der Heizwendel verbundenen
Stützwendel an.
[0044] In den nachfolgend näher erläuterten Figuren 2 und 3 werden die gleichen Bezugsziffern
verwendet wie in Figur 1, wenn die damit bezeichneten Bauteile oder Bestandteile des
Infrarotstrahlers gleich oder äquivalent zu denjenigen Bauteilen oder Bestandteilen
sind, wie sie anhand der Figur 1 für die gleichen Bezugsziffern bereits erläutert
worden sind.
[0045] Der kurzwellige Infrarotstrahler 31 gemäß
Figur 2 unterscheidet sich von dem in Figur 1a und Figur 1b dargestellten Infrarotstrahler
1 im wesentlichen dadurch, daß er über seine Länge zusätzlich in zwei Strahler-Abschnitte
38, 39 unterteilt ist, in denen paarweise die Heizwendeln 6a, 7a bzw. 6b, 7b in Reihe
geschaltet sind. Die einzelnen Abschnitte 38, 39, die getrennt voneinander schaltbar
sind, sind im wesentlichen spiegelsymmetrisch zueinander ausgebildet, wobei die Spiegelebene
senkrecht zur Blattebene durch die gestrichelt eingezeichnete Linie A verläuft. Die
Gesamtlänge des Infrarotstrahler 31 beträgt ca. 80 cm. Der Übersichtlichkeit halber
ist er gebrochen dargestellt.
[0046] Der Infrarotstrahler 31 umfaßt ein nahtloses Zwillingsrohr 32, das beidseitig durch
Quetschungen 13 verschlossen ist, in denen Stromdurchführungen 14, 15 für die Heizwendeln
6a, 7a bzw. 6b, 7b eingeschmolzen sind. Das Zwillingsrohr 32 wird durch einen Innensteg
3 in zwei räumlich voneinander geteilte Teilräume 4, 5 unterteilt.
[0047] Die paarweise in Reihe geschalteten Heizwendeln 6a, 7a bzw. 6b, 7b sind auch bei
dieser Ausführungsform des Infrarotstrahlers 31 jeweils mittels eines Kontaktstiftes
23 elektrisch miteinander verbunden. Es sind hier also zwei Kontaktstifte 23 vorgesehen.
Diese sind über die Länge des Infrarotstrahlers 31 gesehen etwa in dessen Mitte und
zwischen den Heizwendel-Paaren 6a, 7a bzw. 6b, 7b angeordnet. Der Innensteg 3 ist
hier demnach mit zwei parallel zueinander verlaufenden Durchgangsbohrungen 24 versehen,
durch die sich jeweils einer der Kontaktstifte 23 erstreckt. Durchgangsbohrung 24
und Kontaktstift 23 sind entsprechend wie bei dem in Figur 1a und Figur 1b dargestellten
Infrarotstrahler 1 ausgebildet.
[0048] Die Montage des in Figur 2 schematisch dargestellten kurzwelligen Infrarotstrahlers
ist im Vergleich zu dem aus dem Stand der Technik bekannten, ebenfalls zwei Strahler-Abschnitte
aufweisenden Infrarotstrahler besonders einfach. M-förmige Kontaktbügel, wie sie bisher
verwendet worden sind, sind bei dem erfindungsgemäßen Infrarotstrahler 31 nicht erforderlich.
[0049] Bei dem Infrarotstrahler 31 werden von beiden Stirnseiten des Zwillingsrohres 32
die jeweiligen Heizwendel-Paare 6a, 7a bzw. 6b, 7b eingeführt und über jeweils den
Kontaktstift 23 miteinander verbunden. Dabei ist das jeweilige obere, mit dem Kontaktstift
23 verbundene Ende der Heizwendeln 6a, 7a, 6b, 7b mit den Bezugsziffern 17, 18, ihr
jeweils unteres, mit dem elektrischen Anschluß verbundene Ende mit den Bezugsziffern
9, 10 gekennzeichnet. Beide seitlichen Öffnungen des Zwillingsrohres 32 werden jeweils
mittels eines Glaspfropfens 26 verschlossen. Ansonsten entspricht die Montage des
Infrarotstrahlers 31 derjenigen, wie sie oben anhand des in Figur 1 dargestellten
Infrarotstrahlers 1 bereits erläutert worden ist.
[0050] Bei dem in
Figur 3 dargestellten kurzwelligen Infrarotstrahler 51 ist das Zwillingsrohr 52, entsprechend
der in Figur 2 dargestellten Ausführungsform, ebenfalls in zwei Strahler-Abschnitte
38, 39 sowie durch einen Innensteg 3 in zwei rohrförmige Teilräume 4, 5 mit ovalem
Querschnitt unterteilt. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von dem in Figur
2 dargestellten Infrarotstrahler 31 im wesentlichen dadurch, daß in jedem der zwei
Teilräume 4, 5 nur eine einzige Heizwendel 6b, 7a vorgesehen ist, wobei sich die beiden
Heizwendeln 6b, 7a in ihren jeweiligen Strahler-Abschnitten 4 bzw. 5 versetzt gegenüberliegen.
Anstelle mit einer zweiten Heizwendel (wie in Figur 2) ist bei dieser Ausführungsform
jede Heizwendel 6b bzw. 7a mit einem im anderen Teilraum 43 bzw. 42 angeordneten Anschlußdraht
55 bzw. 56 elektrisch verbunden. Im übrigen entspricht diese Ausführungsform hinsichtlich
der elektrischen Verbindung 22, 23, 24, 26 und der Montage des Infrarotstrahlers 51
derjenigen gemäß Figur 2.
[0051] Bei dem kurzwelligen Infrarotstrahler 61 gemäß
Figur 4 ist das Zwillingsrohr 62, entsprechend der in Figur 2 dargestellten Ausführungsform,
ebenfalls in zwei Strahler-Abschnitte 38, 39, sowie durch einen Innensteg 3 in zwei
rohrförmige Teilräume 4, 5 mit ovalem Querschnitt unterteilt. Ebenso wie bei der in
Figur 3 dargestellten Ausführungsform ist auch bei diesem Infrarotstrahler 61 in jedem
der zwei Teilräume 4, 5 nur eine einzige Heizwendel 6b, 7a vorgesehen, wobei sich
die beiden Heizwendeln 6b, 7a in ihren jeweiligen Strahler-Abschnitten 38 bzw. 39
versetzt gegenüberliegen.
[0052] Die in Figur 4 dargestellte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Infrarotstrahlers
61 unterscheidet sich von dem in Figur 3 dargestellten Infrarotstrahler 31 im wesentlichen
dadurch, daß die beiden Heizwendeln 6b, 7a über einen zwischen ihnen angeordneten
Kontaktstift 23 elektrisch miteinander verbunden sind.
[0053] Bei der Montage des Infrarotstrahlers 61 wird von den beiden offenen Stirnseiten
des Zwillingsrohres 62 her jeweils eine der Heizwendeln 6b bzw. 7a in den jeweiligen
Teilraum 4 bzw. 5 eingeführt und, wie weiter oben anhand der Darstellung von Figur
1 bereits erläutert, mit dem Kontaktstift 23 elektrisch und mechanisch verbunden.
Für diese Verbindung sind die dem Kontaktstift 23 zugewandten oberen Enden 17 bzw.
18 der Heizwendeln 6b bzw. 7a mit halbschalenförmig ausgebildeten Haken 66 verbunden,
die den Kontaktstift 23 teilweise umschließen. Der Kontaktstift 23 erstreckt sich
über beide Teilräume 4, 5 des Infrarotstrahlers 61 durch eine Bohrung 24 im Innensteg
3. Das Einsetzen des Kontaktstiftes 23 sowie die Montage des Infrarotstrahlers 61
erfolgt im übrigen entsprechend der anhand der vorangehenden Ausführungsbeispiele
erläuterten Verfahrensweisen.
1. Infrarotstrahler, mit einem Zwillingsrohr, das einen Innensteg aufweist, der zwei
in Rohr-Längsrichtung verlaufende Teilräume voneinander trennt, und mit einer im ersten
der Teilräume angeordneten ersten Heizwendel, die mit ihrem ersten, unteren Ende mit
einer durch eine Stirnseite des Zwillingsrohres nach außen geführten Stromzuführung
versehen ist, und die mit ihrem zweiten, oberen Ende mit einem im zweiten Teilraum
angeordneten Anschlußdraht oder mit einer im zweiten Teilraum angeordneten zweiten
Heizwendel elektrisch verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Innensteg (3)
im Bereich des oberen Endes (17, 18) der Heizwendel (6; 6a; 6b) oder oberhalb davon
eine Durchgangsbohrung (24) aufweist, durch die hindurch sich ein Verbindungskörper
(23) von einem Teilraum (4) in den anderen Teilraum (5) erstreckt, mittels dem die
erste Heizwendel (6; 6a; 6b) mit dem Anschlußdraht (55; 56) oder mit der zweiten Heizwendel
(7; 7a; 7b) elektrisch verbunden ist, wobei mindestens die erste Heizwendel (6; 6a;
6b) unter Zugspannung stehend in den Teilraum (4) montiert wird.
2. Infrarotstrahler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungskörper
ein metallischer, biegesteifer Stift (23) ist.
3. Infrarotstrahler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ende (17;
18) der Heizwendel (6; 6a; 6b; 7; 7a; 7b) oder ein mit diesem Ende (17; 18) verbundenes
Halteelement (19; 20) in Form einer am Verbindungskörper (23) angreifenden Öse (22)
ausgebildet ist.
4. Infrarotstrahler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ende (17;
18) der Heizwendel (6; 6a; 6b; 7; 7a; 7b) oder ein mit diesem Ende (17; 18) verbundenes
Halteelement (19; 20) in Form einer am Verbindungskörper (23) angreifendenen Hakens
(66) ausgebildet ist.
5. Infrarotstrahler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß die zweite Heizwendel (7; 7a; 7b) bzw. der Anschlußdraht (55; 56) unter Zugspannung
stehend in den Teilraum (5) montiert wird.
6. Infrarotstrahler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß das Zwillingsrohr (2; 32; 52; 62) über seine Länge in zwei Strahler-Abschnitte
(38; 39) unterteilt ist, und in mindestens einem der Teilräume (4; 5) jedes Strahler-Abschnittes
(38; 39) eine Heizwendel (6a; 7a; 6b; 7b) vorgesehen ist.
7. Infrarotstrahler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem der Strahler-Abschnitte
(38; 39) der Innensteg (3) mit einer Durchgangsbohrung (24) versehen ist, wobei beide
Durchgangsbohrungen (24) zwischen den Heizwendeln (6a; 7a; 6b; 7b) angeordnet sind.
8. Infrarotstrahler nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem der
Strahlerabschnitte (38, 39) zwei Heizwendeln (6a; 7a; 6b; 7b) angeordnet sind.
9. Verfahren zur Herstellung eines Infrarotstrahlers, durch
■ Bereitstellen eines Zwillingsrohres, das einen Innensteg aufweist, der zwei in Rohr-Längsrichtung
verlaufende Teilräume voneinander trennt,
■ Einbringen einer ersten Heizwendel in den ersten Teilraum,
■ Einbringen eines Anschlußdrahtes oder einer zweiten Heizwendel in den zweiten Teilraum,
■ Verbinden des ersten, unteren Endes der ersten Heizwendel mit einer durch eine Stirnseite
des Zwillingsrohres nach außen geführten Stromzuführung,
■ Verbinden des zweiten, oberen Endes der ersten Heizwendel mit dem im zweiten Teilraum
angeordneten Anschlußdraht oder mit der im zweiten Teilraum angeordneten zweiten Heizwendel,
dadurch gekennzeichnet,
■ daß im Bereich des oberen Endes (17, 18) der Heizwendel (6; 6a; 6b) oder oberhalb
davon die Zylindermantelfläche des Zwillingsrohres (2; 32; 52; 62) und der Innensteg
(3) durchbohrt wird,
■ daß in die Durchgangsbohrung (24) ein Verbindungskörper (23) eingesetzt wird, der
sich von einem Teilraum (4) in den anderen Teilraum (5) erstreckt,
■ daß der Verbindungskörper (23) einerseits mit der ersten Heizwendel (6; 6a; 6b)
und andererseits mit dem Anschlußdraht (55; 56) oder mit der zweiten Heizwendel (7;
7a; 7b) elektrisch verbunden wird, und
■ daß die Bohrung der Zylindermantelfläche des Zwillingsrohres (2; 32; 52; 62) verschlossen
wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Verbindungskörper ein metallischer,
biegesteifer Stift (23) eingesetzt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Stift (23) in eine Öse
(22) eingeführt wird, die mit der Heizwendel (6; 6a; 6b; 7; 7a; 7b) verbunden ist.
12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Stift (23) an einem Haken
(66) befestigt wird, mit dem die Heizwendel (6; 6a; 6b; 7; 7a; 7b) verbunden ist.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizwendel
(6; 6a; 6b; 7; 7a; 7b) beim Verbinden mit dem Verbindungskörper (23) unter Zugspannung
gehalten wird.