DE1097585B

DE1097585B - Verfahren zum Betrieb eines Ultraviolett-Bestrahlungsgeraetes und Bestrahlungsgeraet zur Durchfuehrung des Verfahrens

Info

Publication number: DE1097585B
Application number: DEQ528A
Authority: DE
Inventors: Dr Kurt Osterhammel; Helmut Weissbrod
Original assignee: Quarzlampen GmbH
Current assignee: Quarzlampen GmbH
Priority date: 1958-03-01
Filing date: 1958-03-01
Publication date: 1961-01-19
Also published as: CH379655A; GB896356A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betrieb eines Ultraviolett-Bestrahlungsgerätes. Die üblichen Ultraviolett-Bestrahlungsgeräte mit Quecksilberhochdruck-Quarzlampen erzeugen in dem für die Bestrahlung in Betracht kommenden Abstand eine Bestrahlungsstärke von etwa 600 μ'νν/cm³ im UV-B. Das bedeutet, daß eine Person mit normaler Hautempfindlichkeit nach einer Bestrahlungszeit von etwa 1 Minute ein schwaches Erythem aufweist. Eine Erhöhung der Bestrahlungsstärke durch Verstärkung des Ultraviolettstrahlers ist bis jetzt nicht durchgeführt worden und war auch nicht zu empfehlen, weil man dann mit den betreffenden Bestrahlungsgeräten zu so kurzen Bestrahlungszeiten kommt, die in der Praxis nicht mehr beherrscht werden.

Es ist aber zu bedenken, daß im Laufe einer Bestrahlungsserie die Hautempfindlichkeit durch Verstärkung der Hornhaut allmählich immer unempfindlicher wird, so daß man nach einer regelmäßig durchgeführten Bestrahlungskur die Bestrahlungszeiten bis auf 6 bis 10 Minuten erhöhen muß, um wieder den gleichen Effekt zu erhalten wie am Anfang der Bestrahlungskur. Dies erweist sich besonders dann als nachteilig, wenn es sich darum handelt, eine größere Anzahl von Personen zu bestrahlen, wie es z. B. in Industriebetrieben oder im Bergwerk gefordert wird. In all diesen Fällen sind die langen Bestrahlungszeiten äußerst nachteilig.

Gemäß der Erfindung werden nun diese Nachteile dadurch beseitigt, daß der Ultraviolettstrahler für die vorher eingestellte Dauer der in der Größenordnung von Sekunden liegenden, insbesondere 0,5 bis 10 Sekunden betragenden Bestrahlungszeit so hoch belastet wird, daß in den üblichen Bestrahlungsabständen von 0,5 bis 1 m eine Bestrahlungsstärke im UV-B-Gebiet (Spektralbereich 280 bis 315 mn) von mindestens 3000 μλν/cm², vorzugsweise 6000 bis 15000 [i.W/cm², erzeugt wird und die hohe Belastung des Ultraviolettstrahlers dann selbsttätig aufgehoben wird. Auf diese Weise wird erreicht, daß die Bestrahlungsstärke (zeitlicher Mittelwert) auf ein Mehrfaches des bisher üblichen Wertes erhöht wird, wobei ferner diese hohe Bestrahlungsstärke nur während der Dauer der Bestrahlung erzeugt wird.

Da nun die zwischen 0,5 und 10 Sekunden liegende kurze Bestrahlungszeit von den zu bestrahlenden Personen nur höchst ungenau bemessen werden kann, ist nach einem weiteren Merkmal der Erfindung eine die Bestrahlungszeit bestimmende und einstellbare Schaltuhr vorgesehen, die nach Auslösung des Kontaktes einen Kontaktschalter betätigt, durch den ein Teil des Vorschaltgerätes der Lampe für die Dauer der Bestrahlungszeit kurzgeschaltet wird. Dadurch kann vor Beginn der Bestrahlung erreicht werden, daß die Strahlenquelle nur für eine vorher festgelegte Bestrahlungszeit so hoch

Verfahren zum Betrieb

eines Ultraviolett-Bestrahlungsgerätes

und Bestrahlungsgerät zur Durchführung

des Verfahrens

Anmelder:

Quarzlampen Gesellschaft m.b.H.,
Hanau/M., Höhensonnenstr. 25

Dr. Kurt Osterhammel, Bruchköbel bei Hanau/M.,
und Helmut Weißbrod, Hanau/M.,
sind als Erfinder genannt worden

belastet wird, daß die gewünschte Bestrahlungsstärke in dem gewählten Zeitraum erzielt wird.

Bei einer Quecksilberhochdrucklampe ist ein Betrieb mit kurzen Entladungszeiten nicht möglich, da in dieser Zeit eine Hochdruckbildung nicht eintreten kann. Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung wird deshalb die Quecksilberhochdrucklampe mit einer an sich geringen Dauerlast betrieben, die so hoch sein muß, daß im Entladungsgefäß ein Druck von etwa 1 Atmosphäre herrscht.

Die erforderliche hohe Bestrahlungsstärke wird dann dadurch erreicht, daß man kurzzeitig, z. B. 0,5 bis 10 Sekunden, die Belastung der Lampe auf den 8- bis 20fachen Wert der Dauerlast erhöht, beispielsweise durch Kurzschließen eines Teils des Vorschaltwider-Standes.

Diese Art des intermittierenden Betriebes mit einer gleichbleibenden Grundlast hat den großen Vorteil, daß die Strahlenausbeute durch die außerordentlich hohe Belastung des Entladungsgefäßes während der Bestrahlung wesentlich günstiger ist als bei den bisher üblichen Dauerbelastungen. Nach jeder erhöhten Belastung des Ultraviolettstrahlers tritt nun eine längere Betriebspause ein, da der Strahler eine Abkühlzeit von mindestens dem doppelten Wert der Bestrahlungszeit benötigt. Hierbei kann eine eingebaute Sperre vorgesehen sein, welche die erneute vorzeitige Einschaltung der hohen Belastung verhindert. Erst nach Freigabe durch die Sperre oder etwas später ist wiederum die Betätigung des Zeitschalters möglich, wodurch der Beginn der hohen Be-

009 699/415

3 4

lastung des Ultraviolettstrahlers entweder durch den zu versehen, daß er erst nach einer Abkühlzeit des Zeitschalter selbst oder durch einen Auslösemechanismus Ultraviolettstrahlers von etwa dem doppelten Wert der über den Kontaktschalter herbeigeführt werden kann. Zeit der hohen Belastung wieder einschaltbar ist.
Durch den sich am Entladungsgefäß einstellenden Als Beispiel für ein solches Bestrahlungsgerät wird Temperaturmittelwert, der _L sich aus den beiden Be- 5 eine Quarzlampe mit einem Rohrdurchmesser von 23 mm lastungen ergibt, braucht der Rohrdurchmesser und und einem Elektrodenabstand von 300 mm benannt, der Elektrodenabstand des Entladungsgefäßes nur ent- Beim Betrieb an Wechselstrom 380 Volt nimmt der sprechend einer mittleren Leistungsaufnahme bemessen Brenner eine Klemmenspannung von 220 Volt an. Für zu werden, da in der Betriebspause zwischen zwei hohen den Dauerbetrieb sind Drossel und Widerstand so einBelastungen ein Wärmeausgleich stattfindet. Dagegen io zustellen, daß sich eine Leistungsaufnahme des Brenners müssen die Elektrode und die Stromzuführungen ent- von 700 Watt bei einem Betriebsstrom von 3,5 Amp. sprechend der während der hohen Belastung fließenden ergibt. Durch Kurzschließen der Drossel durch einen hohen Stromstärke bemessen werden. Kontaktschalter wird die Leistungsaufnahme auf

Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung wird 6500 Watt bei einem Betriebsstrom von 32 Amp. erhöht,

als Elektrode eine solche aus massivem Wolfram ver- 15 Obwohl die Leistungsaufnahme nur das Neunfache der

wendet, wobei das Wolfram selbst einen Zusatz von Grundbelastung beträgt, steigt die Ultraviolettstrahlung

etwa 5°/₀ Thoriumoxyd aufweist. Eine solche Elektrode auf etwa den 50fachen Wert an, so daß eine wesentlich,

ist in bezug auf hohe Momentanbelastungen außer- günstigere Strahlungsausnutzung zu verzeichnen ist.

ordentlich widerstandsfähig. Bei dem genannten Beispiel beträgt die spezifische

Die vorliegende Erfindung ist daher nicht vergleichbar 20 Belastung je cm² Oberfläche für die Grundlast mit einem Impulsbetrieb, wie er beispielsweise in der 3,2W/cm², während sie für die Zeit der hohen Bedeutschen Patentschrift 934 427 beschrieben wird. Das lastung 30 W/cm² beträgt. Unter normalen Bedingungen Kennzeichen dieses Impulsbetriebes besteht darin, daß würde bei einer derartigen Entladungsröhre die spezisehr kurze Emissionszeiten (10~⁴ Sekunden) vorhanden fische Belastung bei etwa 5 W/cm² liegen. Eine dersind, zwischen denen sehr lange Dunkelzeiten (strahlungs- 25 artige Entladungsröhre kann bei einer Belastungsdauer lose Zeiten) liegen. Bei jeder Bestrahlung wird also dem von beispielsweise 4 Sekunden mit 10 Sekunden Abstand Körper eine Vielzahl von Impulsen zugeführt, wobei zwischen den einzelnen hohen Belastungen geblitzt die Anzahl der Lichtblitze während einer Bestrahlung werden, so daß, über längere Zeit gesehen, die Leistungsmeist sogar viele Tausend betragen kann. aufnahme etwa 2 kW beträgt. Mit diesem Ultraviolett-

Demgegenüber beträgt bei dem erfindungsgemäßen 30 strahler, eingebaut in einen geeigneten Reflektor, wurde

Gerät die Dauer der Bestrahlungszeit, also der Zeit, in ein Feld von 60 cm Durchmesser im Abstand von 75 cm

der die höchste Belastung erfolgt, 0,5 bis 10 Sekunden. gleichmäßig ausgeleuchtet und bei einer Bestrahlungs-

Bei dem Gerät nach der Patentschrift 934 427 ist nicht zeit von 1 Sekunde bei den meisten Versuchspersonen

vorgesehen, den zeitlichen Mittelwert über den normalen ein schwaches Erythem erreicht.

Wert hinaus zu steigern oder gar die Dauer der erhöhten 35 Dementsprechend ist es auch möglich, mit kleineren

Belastung gleich der Dauer der Bestrahlung zu wählen. Entladungsgefäßen zu arbeiten, wobei das Verhältnis

Das geht schon deswegen nicht, weil die Impulsdauer von Grundlast zur hohen Belastung bei etwa denselben

kleiner als 10 ~^l Sekunden sein soll. Werten liegen wird. Ein Beispiel für eine solche Röhre

In der Fig. 1 ist ein Schaltungsbild für eine Queck- wird im folgenden gegeben:

silber-Hochdruckröhre nach der Erfindung dargestellt. 40 Bei einem Elektrodenabstand von 35 mm und einem

Die Entladungsröhre 1 ist über eine Drossel 2 und Durchmesser der Entladungsgefäße von 15,5 mm wird

einen Ohmschen Widerstands an einer Spannungs- der Quarzbrenner mit einer Grundlast von 80 Watt

quelle 4 angeschlossen. Der Widerstand von Drossel und betrieben, die für die Dauer der hohen Belastung auf

Widerstand zusammen ist hierbei so zu bemessen, daß 900 Watt erhöht wird. Die übliche Dauerlast einer Ent-

die gewünschte niedrige Dauerlast erreicht wird. Um 45 ladungsröhre mit den genannten Abmessungen liegt bei

die hohe Belastung zu erreichen, wird die Drossel selbst 180 Watt. Man kann also die Grundlast niedriger wählen

durch einen Kontaktschalter 5 für eine kurze Zeit, die als die sonst zulässige Dauerlast. Sie muß stets nur so

zwischen 0,5 und 10 Sekunden gewählt wird, kurz- hoch liegen, daß der Quarzbrenner etwa seinen normalen

geschlossen. Der in dieser Zeit fließende Strom richtet Betriebsdruck erreicht. Bei dem zuletzt genannten

sich dann ausschließlich nach dem Ohmschen Wider- 50 Beispiel steigt die Ultraviolett-Bestrahlungsstärke wäh-

stand 3 und dem meist nicht zu vernachlässigenden rend der hohen Belastung auf den 20- bis 30fachen Wert

Widerstand der Zuleitungen. Dieser Widerstand muß desjenigen Wertes während der Grundbelastung, obwohl

hinreichend niedriggehalten werden, um ausreichende die Leistung des Quarzbrenners jiurUlf den llfachen

Ströme zu erreichen. Statt der Reihenschaltung von Wert erhöht wircL-^ "'^

Drossel 2 und Widerstand 3 kann auch nur ein Ohmscher 55 Statt durch- kurzschließen eines Teiles des WiderWiderstand verwendet werden, von dem dann ein ent- Standes kann man die erhöhte Belastung auch dadurch sprechender Teil während der hohen Belastung kurz- ~ erreichen, daß man einen Kondensator über den Quarzgeschlossen wird. Auch kann die erhöhte Belastung durch brenner entlädt, der in der Ruhezeit zwischen zwei Parallelschaltung eines kleinen, hochbelasteten Wider- hohen Belastungen durch eine Ladevorrichtung wieder Standes erfolgen. Der Kontaktschalter 5 ist zweckmäßig 60 aufgeladen wird. In diesem Fall kann ein Schalter, der so beschaffen, daß er während einer vorher einstellbaren eine bestimmte Zeitdauer einschaltet, entbehrt werden, Zeit geschlossen ist, wobei der Beginn des Kontaktes da die während der hohen Belastung umgesetzte Energie mechanisch oder durch einen Hilfsstrom, beispielsweise durch die Ladespannung und den Kapazitätswert des einen Auslösemechanismus 9, herbeigeführt werden kann. Kondensators bestimmt ist. Bei einer Kapazität von Die Dauer des Kontaktes wird durch eine Schaltuhr 6 65 100 μΈ sind Ladespannungen von etwa 10 bis 20000 Volt (oder durch einen Hilfsmotor) eingestellt, die über ein erforderlich.

Schütz 7 die Betätigung des Kontaktschalters 5 bewirkt. Dieses Verfahren hat besondere Bedeutung bei der

Um eine zu schnelle Folge der einzelnen hohen Belastun- Verwendung eines Edelgashochdruckbrenners, da bei

gen zu verhindern, ist es zweckmäßig, den an der Schalt- diesem auf die Grundlast verzichtet werden kann, so

uhr 6 befindlichen Zeitschalter mit einer derartigen Sperre 70 daß dieser ausschließlich durch diese Kondensator-

entladung betrieben wird. In der Fig. 2 bezeichnet 8 das Aggregat, das die Spannungsstöße liefert.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Betrieb eines Ultraviolett-Bestrahlungsgerätes, dadurch gekennzeichnet, daß der Ultraviolettstrahler für die vorher eingestellte Dauer der in der Größenordnung von Sekunden liegenden, insbesondere 0,5 bis 10 Sekunden betragenden Be-Strahlungszeit so hoch belastet wird, daß in den üblichen Bestrahlungsabständen von 0,5 bis 1 m eine Bestrahlungsstärke im UV-B-Gebiet (Spektralbereich 280 bis 315 nm) von mindestens 3000 μ^ν/αη², vorzugsweise 6000 bis 15000 μW/cm² erzeugt wird und die hohe Belastung des Ultraviolettstrahlers dann selbsttätig aufgehoben wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1 unter Verwendung einer Quecksilberhochdrucklampe als Ultraviolettstrahler, dadurch gekennzeichnet, daß die Lampe mit einer geringen Dauerlast betrieben und die Leistungsaufnahme der Lampe während der 0,5 bis 10 Sekunden auf den 8- bis 20fachen Wert der Dauerlast erhöht wird.

3. Zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2 bestimmtes Bestrahlungsgerät, gekennzeichnet durch eine die Bestrahlungszeit bestimmende und einstellbare Schaltuhr, die nach Auslösung des Kontaktes einen Kontaktschalter betätigt, durch den ein Teil des Vorschaltgerätes der Lampe für die Dauer der Bestrahlungszeit kurzgeschaltet wird.

4. Bestrahlungsgerät nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Sperre, durch den der an der Schaltuhr befindliche Zeitschalter erst nach einer Abkühlzeit für die Lampe von etwa dem Doppelten der Zeit der hohen Belastung wieder betätigt werden kann.

5. Bestrahlungsgerät nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Entladungsgefäß, insbesondere dessen Rohrdurchmesser und der Elektrodenabstand der Lampe entsprechend der mittleren Leistungsaufnahme bemessen ist, während die Stromzuführungen und die Elektroden entsprechend der während der hohen Belastung fließenden hohen Stromstärke bemessen sind.

6. Bestrahlungsgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden aus massivem Wolfram mit einem Zusatz von etwa 5% Thoriumoxyd bestehen.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 934 427;
deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1 761 690;
Elektrotechn. Zeitschrift, 1951, H. 20 vom 15.10.1951, S. 606.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

® 009 699/415 1.61