Einführung

Was ist das - Infrarot – Strahlung / Wärmestrahlung ?

Unter Wärmestrahlung versteht man die Energie, die durch elektromagnetische Wellen in einem Bereich
von etwa 0,04 bis 800mm von strahlenden Körpern abgegeben wird. Das sichtbare Licht umfasst den
Wellenbereich von 0,04 ...0,8
mm, während der sich anschließende Bereich von 0,8 bis etwa 800 mm den
Hauptanteil der ausgestrahlten Wärmeenergie erfasst.

Zwei Körper unterschiedlicher Temperatur sind bestrebt diesen Zustand
auszugleichen, in dem der wärmere Körper den kälteren durch Wärme-
strahlung Wärme zuführt, er sendet Infrarotstrahlen aus. Die Infrarot
-
strahlung ist eine direkte Erwärmungsmethode, bei der die Wärmeenergie
durch elektromagnetische Strahlung übertragen wird. Die zu erwärmenden
Produkte werden einer Strahlung ausgesetzt, die von elektrischen
Heizelementen, auch Strahler genannt erzeugt werden.
Als Wärmestrahlung
industriell nutzbar ist das Wellenspektrum zwischen 0,8 bis 10 mm.

INFRATEC – Infrarotstrahler

elektrisch betrieben arbeiten mit einem Emissionsbereich zwischen ca. 0,8 bis 3, mm.
Gas betrieben mit einem Emissionsbereich zwischen ca. 1,9 bis 3,
mm.

Strahlungswärme benötigt kein Übertragungsmedium, wie z.B. Gase ( Luft ) oder Dämpfe bei konvektiver
Wärmeübertragung, oder Metalle oder sonstige feste Stoffe bei Übertragung durch Wärmeleitung.
Daher sind Luft - oder Gaszustand zwischen Strahler und Werkstück / Gut für die Wärmeübertragung
durch IR - Strahlung ohne wesentliche Bedeutung.

Umfangreiche Versuche zeigten deutlich, dass mittelwelligen Strahler mit einer Heizleitertemperatur von
ca. 850°C bis 900°C und einer Wellenlänge zwischen ca. 2,3 und 2,7
mm am besten zu einer weiteren
Entwicklung
im Bereich der Lack- und Pulvertrocknung geeignet waren. Dies liegt wohl daran, daß die
Absorptionsgrade von
Lacken und Kunststoffen im wesentlichen durch die CH-Bande die ihre Hauptabsorption
bei ca. 3,5
mm und die OH-Bande die ihre Hauptabsorption bei ca. 3,0 mm haben, bestimmt wird.

Eine gute Trocknung oder Gelierung läßt sich erreichen, wenn der Strahler etwas kurzwelliger ist, als der
Hauptabsorptionsbereich der Kunststoffe.

Die bestimmenden Größen für die Übertragung der Strahlungswärme sind:

- Emission der Strahlenfläche, d.h. die Energieabgabe
- Absorption der bestrahlten Fläche, d.h. deren Energieaufnahme absolut, oder relativ das Verhältnis der 
aufgenommenen zur angebotenen Wärmemenge.
- Reflexion der bestrahlten Fläche, d. h. die Differenz zwischen angebotener und aufgenommener Energie, 
oder relativ das Verhältnis von angebotener abzüglich
aufgenommener 
Energie zu der angebotenen Energie.
- Durchlässigkeit der bestrahlten Fläche, d.h. das relative Verhältnis der durchtretenden zur in die Fläche ein-
dringenden Energie.

Für den Idealfall der Strahlungserwärmung sollen die Absorptionswerte möglichst 
hoch, die Reflexions- und Durchlässigkeitswerte des bestrahlten Stoffes möglichst 
klein sein, damit eine große Wärmeübertragung erreicht wird.

Hoher Wirkungsgrad, da kein Trägermedium für die Energieübertragung erforderlich ist und somit unnötige Verluste vermieden 
und auf ein Minimum reduziert
werden können.

Beispiel zum Prinzip der Wärmeübertragung

 

Die emittierte Strahlungsenergie und das benutzte Emissionsspektrum sind von der Temperatur und der Strahlfläche abhängig. 

Eine gebräuchliche Unterteilung besagt:
bis        500° C Strahlflächentemperatur:   Dunkelstrahler mit langwelliger Strahlung
über     500° C Strahlflächentemperatur:   Glühstrahler mit mittel- und kurzwelliger Strahlung

900°C Wellenlängenmaximum bei ca. 2,5 mm haben ein charakteristisches Emissionsspektrum, das in einem günstigen
Verhältnis zu den Absorptionsspektren vieler Güter steht. Durch Veränderung der Glühflächentemperatur lässt sich dieses 
Grundspektrum verändern.

Eine wesentliche Aufgabe besteht darin, die sogenannten „Strahlungsschatten“ zu vermeiden und mit einem reinen Strahlungstrockner, also ohne zusätzliche Heizenergie im
Bereich der IR – Zone auszukommen.

Dazu wurden spezielle Reflektoren entwickelt, die die Strahlung in einer Art „Billardeffekt“ reflektieren und somit „Strahlungsschatten“ vermeiden. Durch Umspülung der Reflektoren mit Luft, können Schwebepartikel und Staub einer Filtereinrichtung zugeführt werden, welche im Ansaugbereich des Ventilators angeordnet werden sollte. Dieses geringe Umluftvolumen mit spezieller Luftführung verhindert Stauwärme an den Strahlern und homogenisiert gleichzeitig die Oberflächentemperatur der Werkstücke.
Die Strahler werden der Form der Werkstückkonfiguration bzw. dem Durchfahrtsquerschnitt der entsprechenden Trocknungs- oder Erwärmungseinheit angepasst.