Infrarottechnik
- punktgenaue Wärme dort, wo sie gebraucht wird
- Wärme schnell und präzise regelbar
- effizienter Energieeinsatz
- berührungslose Erwärmung im Prozess
- sehr geringe Aufwärm- und Abkühlzeiten
- einfaches Nachrüsten in bestehende Anlagen
Durch Infrarotstrahler erzeugte Prozesswärme zeichnet sich durch eine hohe Wirtschaftlichkeit aus, da die Wärmeenergie durch elektromagnetische Strahlung übertragen wird. Der bestrahlte Körper absorbiert die Infrarotstrahlung und setzt sie in Wärme um. Neben wesentlich kürzeren Prozesszeiten, erlaubt die IR-Methode daher gegenüber Umluftöfen einen gezielteren und damit effizienteren Energieeinsatz.
Bei variierenden Materialien der zu erwärmenden Werkstücke bieten Infrarotstrahler wesentlich bessere Möglichkeiten der Erwärmung, da die Leistung besser und schneller geregelt werden kann. Neben unserem umfangreichen Serienprogramm bieten wir Ihnen außerdem individuell auf Ihre Anwendung zugeschnittene Komplettlösungen an.
Infrarotmodule
Die Optron® Infrarotmodule sind kompakte, kurzwellige oder mittelwellige Strahlereinheiten mit hoher Flächenleistung für industrielle Wärmeprozesse. Durch das flexible Angebot in unseren unterschiedlichen Serien lässt sich Ihr individiuelles Strahlerfeld kombinieren.
Der entscheidene Faktor bei der Prozessoptimierung im Bereich der Infrarottechnik ist die Positionierung und die Auswahl der richtigen Heizelemente in Leistung und Wellenlänge. Je nach Material, Anwendung und Bestrahlungsdauer fällt die Wahl entweder auf die kurzwelligen Optron® Strahler mit hoher Leistungsdichte, die Optron® Mittelwellestrahler mit robuster Bauweise oder eine Zwischenform, die Optron® schnelle Mittelwelle Strahler. Dazu mehr unter "spektrale Energieverteilung" weiter unten.
Speziell bei Trocknungsvorgängen bietet der konstruktive Aufbau der IR-Module einen weiteren, entscheidenden Vorteil. Durch die leichte und gezielte frontseitige Luftverwirbelung über die gesamte Modulbreite wird der Trocknungsvorgang durch den Abtrag der entstehenden Lösungsmittel zusätzlich beschleunigt.
Als Einzelgerät oder im Verbund sind unsere Module durch ihre integrierte Kühlung für den Dauerbetrieb ausgelegt. In verschiedenen Größen (bis 2,14 m Länge) und Leistungen sind alle Serienmodule ab Lager lieferbar.
Wir unterstützen Sie gerne bei der Auswahl des passenden Moduls zu Ihrer Anwendung und führen entsprechende Versuche am Firmenstandort Hannover – Garbsen kostenlos für Sie durch. Darüber hinaus haben wir viele unserer Produkte als Testgeräte für einen Versuch in Ihrem Hause am Lager. So können Sie sich sicher sein, dass Ihre Anwendung einwandfrei funktioniert.
Infrarotstrahler
Als Leuchtmittel, Lampe oder Strahler bezeichnet sind unsere hochwertigen Infrarotstrahler die Basis unserer Optron® Module.
Wir bieten Ihnen eine sehr große Auswahl an Lagerware in unterschiedlicher Länge, Leistung, Bauform und Wellenlänge an. Falls einmal kein Strahler aus unserem Standardportfolio passen sollte, konstruieren und fertigen wir Ihnen auf Wunsch einen passenden Strahler in kürzester Lieferzeit.
Im Vergleich zur Mittel- und Langwelle bietet die Kurzwellentechnologie klare Vorteile, zum Beispiel in der Lacktrockung oder Kunststoffbehandlung. Die Kurzwellenenergie dringt tief in die obersten Schichten des Materials ein und trocknet bzw. erhitzt von innen heraus. Somit ist es möglich mit hoher Leistung zu Trocknen, ohne das Risiko die Deckschicht zu beschädigen oder Blasenbildung zu erzeugen. Die Trocknungszeiten verringern sich dadurch erheblich.
Optron® Qualität beginnt bei der Strahlerherstellung ausschließlich in Deutschland und Europa. Die anschließende Montage in unsere Module (modulare Gehäuse) findet ausschließlich an unserem Firmenstandort in Hannover-Garbsen statt. Sämtliche Optron® Produkte wie Strahler, Module und Leistungssteller unterliegen einer ständigen 100 % Qualitätskontrolle.
Spektrale Energieverteilung von Optron® Strahlern
Die IR-Module können mit verschiedenen IR-Strahlern aus unserem Sortiment bestückt werden.
Das spektrale Maximum der kurzwelligen Optron® IR-Strahler liegt bei 1,2 µm. Dieser Spektralbereich hat sich zur Erwärmung von Feststoffen bestens bewährt, da diese IR-Energie tief in das Material eindringt und eine gleichmäßige Erwärmung gewährleistet. So kann z.B. bei der Trocknung von Lacken mit hoher Leistung gearbeitet werden, ohne eine Blasenbildung zu riskieren. Das Resultat sind kürzere Trockenzeiten. Die kurzwelligen IR-Strahler sind am reaktionsschnellsten und bieten sich daher für schnelle Regelprozesse an.
Optron® NIR-Strahler (max. Spektrum von 0,98 µm) bieten den Vorteil von hoher Strahlungsdichte und maximaler Material-Eindringtiefe. Das besondere Kühlkonzept der Optron®-Module ist hierbei erforderlich, um eine maximale Lebensdauer der Strahler zu erreichen. Sie kommen bei besonderen Anwendungen mit schwer zu erwärmenden Materialien zum Einsatz.
Das spektrale Maximum der Optron® IR-Strahler schnelle Mittelwelle liegt bei 1,6 µm. Die Vorteile dieser IR-Energie liegen in der höheren Absorption von transparenten bzw. teiltransparenten Materialien bei einer geringfügig kleineren Eindringtiefe gegenüber den kurzwelligen IR-Strahlern.
Die Optron® IR-Strahler schnelle Mittelwelle Typ C arbeiten bei einem spektralem Maximum von 2 µm. Die Wirkung dieser Strahlung ist bei den meisten Kunststoffen sowie wasserlöslichen Lacken effektiver als bei den kurzwelligen Systemen, jedoch verbunden mit einer abnehmenden Eindringtiefe. Die Reaktionszeit liegt bei 2 Sekunden. Die Strahler schnelle Mittelwelle Typ C sind eine Neuentwicklung und ersetzen die bisherigen Carbonstrahler.
Die mittelwelligen Optron® IR-Strahler mit dem spektralem Maximum von 2,6 µm werden bevorzugt z.B. zur Erwärmung von Kunststoffen aber auch von wässrigen Lösungen eingesetzt. Der Vorteil liegt in der besseren Absorption dieser Infrarotenergie. Als robuste und kostengünstige Alternative können hiermit bspw. Durchlauföfen oder Trocknungsprozesse bei Pulverlacken realisiert werden. Ein langsameres Ansprechverhalten mit jedoch extrem langer Lebensdauer kennzeichnen diese Art von Strahlern.
Strahlungsabstand Einzelstrahler / IRD Modul
Wird die Energieabstrahlung eines IR-Strahlers in axialer Richtung betrachtet, so zeigt sich bei geringeren Abständen eine nahezu homogene Bestrahlung (s. Grafik). Bei größeren Bestrahlungsabständen entsteht eine Reduzierung der IR-Energie in den Randzonen. Kleinere Bestrahlungsabstände erhöhen außerdem den Wirkungsgrad aufgrund geringerer Reflektionsverluste.
Die Grafik zum Öffnungswinkel eines Einzelstrahlers ist stark angenähert und stellt in diesem Fall unser IRE 380L mit Keramikreflektor dar. Die Intensität nimmt mit steigendem Abstand exponentiell ab.
Strahlungsabstand IRE Modul
Für eine gleichmäßige Flächentrocknung muss die IR-Strahlung möglichst homogen auftreffen. Dies wird bei unseren IRE Modulen durch einen Bestrahlungsabstand von 40 … 60 cm realisiert, da dann der sonst typische Leistungsabfall an den Strahler-Randzonen durch die Anreihung von mehreren Einzelstrahlern weitgehend kompensiert wird (s. Grafik).
Anreihung von IR-Modulen
Kurzwellige Infrarotstrahler sind in der Regel stabförmige Strahlungsquellen mit relativ kleiner Heizfadenoberfläche und hoher Leistungsdichte. Eine Energieverteilung auf eine gezielte Fläche kann leicht z.B. durch die Variation des Bestrahlungsabstandes erreicht werden. Durch die Verwendung von mehreren IR-Modulen (s. Grafik) wird ein nahezu homogenes Strahlungsfeld beliebiger Größe aufgebaut.
Lebensdauer von IR-Strahlern
Die mittlere Lebensdauer unserer IR-Strahler vom Typ kurzwelle, schnelle Mittelwelle und schnelle Mittelwelle Typ C beträgt 5000 Stunden.
Folgende Einsatz-Bedingungen sind zum Erreichen dieser Standzeit einzuhalten:
- IR-Strahler nur mit angegebener Nennspannung betreiben.
- Vibrationsfreier Einbau.
- Das „Sealing“ (Übergang der elektrischen Verbindung in den mit Schutzgas befüllten Innenraum des IR-Strahlers) sollte möglichst kühl gehalten werden (max. 350°C).
- Die Oberflächentemperatur der IR-Strahler darf bei Keramikreflektoren 900°C und bei Goldreflektoren 450°C nicht übersteigen sonst kommt es zu Ablösungen der Reflektorbeschichtung.
- Vorgeschriebene Einbaulage muss eingehalten werden (universal oder horizontal).
- Kein Betrieb in feuchter oder ätzender Atmosphäre.
- Kein Schmutz oder Fingerabdrücke auf dem Glaskolben.
- Kein Überschreiten der max. Umgebungstemperatur für die Anschlusslitzen.
- Häufiges Einschalten bei abgekühlter Heizwendel vermeiden. Softstart nutzen oder den IR-Strahler in den Arbeitspausen mit geringem Stellgrad weiter betreiben.
- Korrekte Montage wie im Anschluss für die verschiedenen IR-Strahlertypen beschrieben.
Für eine optimale Belüftung arbeiten wir in unseren IR-Modulen mit gelochten, polierten Aluminiumblechen als zusätzlichen Reflektor und zur Montage der IR-Strahler.
Das in unsere IR-Module integrierte, aktive Belüftungssystem garantiert geringe Gehäuse-Erwärmung und eine lange Lebensdauer der IR-Strahler.
Einbauhinweise zu IR-Modulen
Unsere IR-Module sind für eine hohe Lebensdauer konzipiert. Wie im Kapitel zuvor beschrieben können Umgebungsfaktoren die Standzeiten verkürzen, daher müssen folgende Punkte beim Einbau beachtet werden:
- Vibrationen, Stöße und starke Beschleunigung der IR-Strahler, bzw. Module müssen minimiert werden
- Wärmestau vor dem IR-Modul muss vermieden werden, ggf. muss eine Lüftung oder Luftabsaugung vorgenommen werden
- Lüfter müssen mit ausreichend kalter Luft versorgt werden, ggf. müssen Luftkanäle oder eine Zwangslüftung vorgesehen werden
- Die Module müssen freigehalten werden von Schmutz, Staub und Wasser
- IR-Module für Anwendungen mit Carbonfasern fertigen wir auf Anfrage
Leistungssteller
Um die Leistung der Strahler unterhalb von 100 % zu betreiben, ist die Verwendung eines Leistungsstellers notwendig. Dabei werden unterschiedliche Ansteuerarten je nach Anwendung und Aufbau verwendet (z.B. Phasenanschnitt, Impulsgruppensteuerung, Pulsweitenmodulation).
Als Teil einer Regelungsanlage können alle Optron® Module als Option mit einem Strahlungspyrometer ausgerüstet werden. Da die Arbeits-Spektralbereiche zwischen dem IR-Strahler und dem Pyrometer weit auseinander liegen, wird nur die wahre Objekttemperatur gemessen. Dabei spielt auch die Materialfarbe nahezu keine Rolle. Eine nachgeschaltete Leistungseinheit sorgt für die gewünschte Temperaturregelung.
05131 7083-0
mail@optron.de