APPARATUS FOR GUIDING AND MOVING WINDABLE PRODUCTS THROUGH AN ELECTRON IRRADIATION FIELD

Abstract: 1. An arrangement for the guiding and conveying of windable products (6, 12, 13), especially cables, wires, flexible pipes, tubes or web-type goods of differing dimensions, through an electron radiation field with at least two passages of the product to be irradiated (6, 12, 3) through the radiation field and employing pairs of outer an inner guide drums (4, 5, 15, 16, 17) held at a spacing from each other, the axes of which run parallel to each other, and which facilitates guiding and conveying of the windable product (6, 12, 13) in one or more radiation planes, as well as arrangements for centering the products, characterised in that there are provided two supports (1, 2), which are firmyl connected by means of one or more spacers (3) to a mechanical unit and which carry the guide drums, that the outer guide drum (4, 15) of each support (1, 2) guides the product to be irradiated (6, 12, 13) in a first radiation plane, that the inner guide drum (5, 16, 17) of each support (1, 2) serves to guide the product to be irradiated (6, 12, 13) in a second radiation plane which is beneath the first radiation plane and runs closely adjacent or is coincident therewith, and that between the guide drums (4 and 5, or 15 and 16, 17) there are arranged centering devices (9, 10, 11, 20) for the precise guiding of the product to be irradiated (6, 12, 13), which are exchangeable and/or adaptable to products (6, 12, 13) exhibiting differing dimensions.

Description: Vorrichtung zur Führung und Förderung von aufwickel baren Produkten durch ein Elektronen-Bestrahlungsfeld" Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Führung und Förderung von aufwickelbaren Produkten, insbesondere von Kabeln, Leitungen, flexiblen F;nren, Schläuchen oder Bahnenwaren unterschiedlicher Abmessungen, durch ein Elektronen-Bestrahlungsfeld zum mindestens zweimaligen Durchlauf des zu bestrahlenden Produktes durch das Bestrahlungsfeld. Es sind die verschiedenartigsten Vorrichtungen zur Strahlenbehandlung von Produkten, die in den letzten zehn Jahren zu einem bedeutenden Fertigungsverfahren in der modernen Chemie, Technik und Medizin geworden ist, allgemein bekannt, bei denen als Strahlenquellen für industrielle Prozesse hauptsächlich Elektronenbeschleuniger in Betracht kommen (Prospekt der Firma AEG-TEIEFUNK22T "Zentrum für industrielle Bestrahlung"). Bei den in dem Prospekt beschriebenen Vorrichtungen erfolgt die Bestrahlung von Kabeln, Leitungen, flexiblen Rohren und Schläuchen über Rollensätze, deren Rollendurchmesser und Rollenabstand individuell an das je- weilige Produkt angepasst werden muss, um eine optimale Ausnutzung des Strahlenfeldes zu gewährleisten. Da dies jedoch mit hohen Kosten verbunden ist, werden üblicherweise Rollensätze mit unterschiedlichen Abmessungen für abgestufte Produktbereiche verwendet. Jeder Rollensatz liefert dann nur für einen, nämlich den gröss- ten Durchmesser des jeweiligen Produktes eine optimale Ausnutzung des Strahlenfeldes. Kleinere Durchmesser können zwar auch bestrahlt werden, jedoch ist hier eine Ausnutzung des Strahlenfeldes zunehmend schlechter. Els sind Rollensätze bekannt, die das Produkt 0-förmig (Raceway-Technik) bzw. 8-förmig (Figure 8-Technik) führen. Bei allen Produktführungssystemen mit Rollensätzen bestimmt die Produktführung und das zu bestrahlende Produkt die einzustellende Strahlenenergie. Rierbei ist es nachteilig, dass die installierten Beschleuniger oft nicht, wie es aus wirtschaftlichen Gründen eigentlich erforderlich wäre, mit ihrer maximalen Spannung sondern nur mit einer niedrigeren Spannung betrieben werden, weil - insbesondere bei Produkten mit kleinem mittleren Flächengewicht (bezogen auf das bei maximaler Strahlenenergie durchstrahlbare Flächengewicht) - die grössere Tiefenwirkung der höherenergetischen Elektronenstrahlung überhaupt nicht ausgenutzt werden könnte. Zudem sind derartige Rollensätze für Folien- und Bahnenwaren nicht brauchbar. Hier muss gegebenenfalls mit gesonderten Produktführungssystemen gearbeitet werden. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Führung und Förderung von aufwickelbaren Produkten durch ein Elektronen-Bestrahlungsfeld zu schaffen, durch die eine optimale Ausnutzung des Strahlenfeldes und ein wirtschaftlicher Betrieb des Elektronenbeschleunigers sichergestellt ist. Die Aufgabe wird gemäss der Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 gelöst. Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 8 beschrieben. Ein Vorteil der Erfindung ist in der universellen Verwendbarkeit der Vorrichtung für die eingangs genannten Produkte unterschiedlicher Abmessungen zu sehen. Das zu bestrahlende Produkt wird vorteilhafterweise beim Hinund Rücklauf gewendet und in einer Bestrahlungsebene oder in geringem Abstand voneinander in zwei benachbarten Bestrahlungsebenen bestrahlt. Es ist möglich, das Produkt mehrfach um die Umlenktrommeln und durch das Strahlungsfeld zu führen. Die auswechselbaren Zentriervorrichtungen bzw. Kammleisten übernehmen während des Durchlaufs die genaue Führung des zu bestrahlenden Produktes. Durch geeignete Wahl der Zentriervorrichtungen bzw. von Breite und Abstand der Kammzähne der Eammleisten kann die Produktführung vorteilhafterweise an die Abmessungen des jeweiligen Produktes, die maximalen Beschleunigungsdaten (Strahlenenergie und Strahlstrom) angepasst und somit eine optimale Nutzung der erzeugten Strahlung in Hinblick auf Eindringstufe und Fläche erzielt werden. Weiterhin ist eine Optimierung hinsichtlich der Strahlenausnutzung durch Auswechseln der Zentriervorrichtungen bzw. Kammleisten möglich. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass ein Produkttransport mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten infolge der variierbaren Drehzahlen der motorisch angetriebenen Umlenktrommeln durchführbar ist. Durch die vorgesehenen Kühleinrichtungen für die Umlenktrommeln wird eine jeweils maximale Produktgeschwindigkeit ermöglicht, da diese Kühleinrichtungen einen Abbau der strahlenbedingten Erwärmung des Produktes bewirken. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt Figur 1 eine Gesamtansicht einer Vorrichtung, Figur 2 eine perspektivische Draufsicht auf zwei Umlenk trommeln und Figur 3a und 3b jeweils ein zu bestrahlendes Produkt in zwei Bestrahlungsebenen in Vorderansicht im Schnitt. In Figur 1 sind zwei symmetrisch aufgebaute Böcke 1 und 2 mittels eines Abstandshalters 3 zu einer mechanischen Einheit fest verbunden. Diese Böcke ruhen auf nicht näher bezeichneten Rollen und können mittels ebenfalls nicht bezeichneten Feststellschrauben aufgebockt oder festgesetzt werden. An seiner Oberseite weist jeder Bock zwei drehbeweglich gelagerte Umlenktrommeln 4 und 5 auf, deren Achsen alle zueinander parallel verlaufen. Die äusseren Umlenktrommeln 4 haben einen grösseren Durchmesser als die direkt benachbart angeordneten Umlenktrommeln 5 beider Böcke 1 und 2 und heben das zu bestrahlende Produkt 6, beispielsweise ein flexibles Rohr oder Kabel, in eine erste Bestrahlungsebene an. Diese Bestrahlungsebene liegt direkt unter dem Elektronen-austrittsfenster 7 eines Ablenksystems 8 eines nicht dargestellten Elektronenbeschleunigers. Die Produkt zuführung bzw. -abführung ist durch Pfeile gekennzeichnet und erfolgt mit Hilfe von handelsüblichen Auf- und Abwickelvorrichtungen, die aus Figur 1 nicht zu entnehmen sind. Der Verlauf des Produktes 6 ist durch die Umlenk trommeln 4 und 5, die durch weitere ergänzt werden können, bestimmt und ergibt sich daraus, dass das zunächst von der äusseren Umlenktrommel 4 des linken Bockes 1 durch die erste Bestrahlungsebene zur äusseren Umlenktrommel 4 des rechten Bockes 2 geführt ist. Die äussere Umlenktrommel 4 des Bockes 2 lenkt das Produkt 6 in Richtung der kleineren Umlenktrommel 5 desselben Bockes um, die das Produkt zusammen mit der kleineren Umlenktrommel 5 des linken Bockes 1 in eine zweite Bestrahlungsebene anhebt. Die zweite Bestrahlungsebene liegt unmittelbar unter der ersten Bestrahlungsebene. Von der zuletzt genannten Umlenktrommel 5 wird das Produkt 6 auf die untere Mantelfläche der äusseren Umlenktrommel 4 des Bockes 1 gelenkt, von wo aus es an eine Produktaufwickelvorrichtung weitergegeben werden kann. Dies ist vornehmlich bei Bahnenware der Fall. Das Produkt 6 wird somit durch die Umlenktrommeln 4 und 5 beider Böcke 1 und 2 bei Hin- und Rücklauf gewendet und in geringerem Abstand voneinander in zwei benachbarten Bestrahlungsebenen durch das Strahlenfeld des Elektronenbeschleunigers geführt. Der Abstand der Böcke 1 und 2 voneinander ist so gewählt, dass die inneren Umlenktrommeln 5 beider Böcke ausserhalb der Primärstrahlung liegen. Die Länge der Umlenktrommeln ist zweckmässigerweise der jeweiligen Ablenkweite des verwendeten Beschleunigers bzw. an die Strahlenfeldbreite senkrecht zur Produktlaufrichtung angepasst. Es ist vorgesehen, eine äussere Umlenktrommel 4 eines Bockes 1 oder 2 oder beide äusseren Umlenktrommeln 4 durch einen Motor synchron anzutreiben. Um das Produkt 6 mit unterschiedlichen, eine optimale Strahlenausnutzung mit sich bringenden Geschwindigkeiten zu fördern, ist die Drehzahl der angetriebenen Umlenktrommeln 4 variierbar, gegebenenfalls auch synchron zum Strahlstrom des Beschleunigers regelbar. Weiterhin können die Umlenktrommeln Kühl- einrichtungen aufweisen, die einen Abbau der durch die Bestrahlung hervorgerufenen Erwärmung des Produktes 6 bewirken und somit eine maximale Produktgeschwindigkeit ermöglichen. Gekühlte Umlenktrommeln 4 und 5 lassen sich beispielsweise dadurch erreichen, dass die Umlenktrommeln als an ihren Stirnwänden offene Hohltrommeln ausgeführt sind. Im Hohlraum jeder Umlenktrommel sind Leitschaufeln angeordnet, die bei einer Drehbewegung Luft aus dem die Umlenktrommeln umgebenen Raum ansaugen, die angesaugte Luft durch den Hohlraum befördern und somit eine Kühlung der Umlenktrommel bewirken. Eine andere Möglichkeit besteht darin, dass die Umlenktrommeln als an ihren Stirnseiten offene oder teilweise verschlossene Halbtrommeln ausgebildet sind. In dem Hohlraum jeder Umlenktrommel ist ein rohrförmiger Körper angeordnet, dessen Aussenwandung eine oder mehrere Öffnun- gen aufweist. Die Öffnungen verbinden den Innenraum des rohrförmigen Körpers mit dem Hohlraum der zugehörenden Umlenktrommel. Eine Kühlung derselben wird durch Zufuhr eines Kühlmittels, z. B. Luft, in den Innenraum des rohrförmigen Körpers und Austritt aus einer oder beiden Stirnseiten der Umlenktrommel erzielt. Es ist denkbar, die beiden oben beschriebenen Kühleinrichtungen für verschiedene Umlenktrommeln 4 oder 5 in einer Vorrichtung gemeinsam zu verwenden. Ist die Bestrahlung von Kabeln, Leitungen, flexiblen Rohren oder Schläuchen mit der in Figur 1 dargestellten Vorrichtung vorgesehen, so kann eine Mehrfach-Bestrahlung dieser Produkte dadurch erreicht werden, dass das zu bestrahlende Produkt 6 mehrfach um die Umlenktrommeln 4 und 5 durch das Strahlenfeld geführt wird. Um einen einwandfreien Durchlauf und eine gleichmässige Bestrahlung sowohl in der ersten als auch in der zweiten Bestrahlungsebene sicherzustellen, sind zwischen den Umlenktrommeln 4 und 5 beider Böcke 1 und 2 Zentriervorrichtungen vorgesehen. Im vorliegenden Beispiel sind die Zentriervorrichtungen als Kammleisten 9 ausgebildet, die jeweils zwei Reihen von Kammzähnen 10 bzw. 11 aufweisen. Die Kammzahnreihen 10 und 11 einer Kammleiste 9 sind zueinander unter einem vorgegebenen Winkel derart angeordnet, dass die Kammzahnreihen 10 für den Hinlauf und die Kammzahnreihen 11 für den Rücklauf eine exakte Führung und Abstandshaltung des Produktes 6 gewährleisten. Dieses ist aus der perspektivischen Draufsicht der Figur 2 für die Kammzahnreihe 10 deutlich zu entnehmen. Durch auswechselbare Kammleisten und/oder durch die Verwendung von Kammleisten, bei denen die Breite der Kammzähne und die Abstände zwischen den Kammzähnen einer Kammleiste einstellbar sind, kann die Vorrichtung an unterschiedliche Abmessungen aufweisende Produkte und an die maximalen Beschleunigungsdaten, wie z. B. Strahlenenergie und Strahlstrom, angepasst werden. Es wird somit eine optimale Nutzung der Strahlungsenergie in der ersten und zweiten Bestrahlungsebene erzielt. In den Figuren 3a und 3b ist jeweils ein Ausschnitt einer Kammleiste 9 dargestellt, deren Kammzähne 10 bzw. 11 ein rohrförmiges Produkt 12 bzw. 13 beim Hin- bzw. Rücklauf auf Abstand halten und führen. In Figur 3a wird z.B. ein - bezogen auf die gewählte Strahlenenergie - dunnwandiger Schlauch 12 bestrahlt, durch dessen Wandung die durch Pfeile angedeutete Strahlung noch zu einem grossen Teil austreten kann und dieser Teil in der zweiten Ebene zur nochmaligen Bestrahlung der rücklauf enden Schläuche verwendet wird. Bei diesem Beispiel können sich die Schläuche in der ersten und zweiten Bestrahlungsebene in der dargestellten Weise überlappen, wodurch eine optimale Transportgeschwindigkeit bei optimaler (max.) Beschleunigerenergie möglich wird. Hingegen müssen bei - bezogen auf die gewählte Strahlenenergie - dickwandigen rohrförmigen Produkten oder bei Kabeln mit - bezogen auf die gewählte Strahlenenergie E - dickwandiger Isolation, beispielsweise dem in Figur 3b mit 13 bezeichneten Produkt, die hin- und rücklaufenden Produktenden durch die Kammzähne 10 bzw. 11 in den beiden Bestrahlungsebenen zueinander geführt werden. Hier wäre es sogar möglich, die zweite Bestrahlungsebene mit der ersten zusammenfallen zu lassen. Ein in o.g. Sinn dickwandiges" Produkt liegt in der Regel vor, wenn für die Senentangente s (14) die Beziehung EMI8.1 erfüllt ist, wobei e = Dichte des Rohr- bzw. Isolationsmaterial ist. Bei der Bestrahlung von Bahnenware (oder Folien) können die genannten Kammleisten gegen geeignete Zentriervorrichtungen ausgewechselt werden. In Figur 4 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Vorrichtung dargestellt. Die Böcke 1 und 2 sind auch hier mittels eines Abstandshalters 3 zu einer mechanischen Einheit fest verbunden. An seiner Oberseite weist jeder Bock jedoch frei beweglich gelagerte Umlenktrommeln 15, 16, 17 auf, deren Achsen alle parallel zueinander verlaufen. Die äusseren Umlenktrommeln 15 haben einen grösseren Durchmesser als die direkt übereinander angeordneten Umlenktrommeln 16, 17 der beiden Böcke 1 und 2. Die Trommeln 15 sind austauschbar. Ihr Durchmesser kann somit an die jeweils zulässige Biegebeanspruchung des zu bestrahlenden Produktes angepasst werden. Trommeln unterschiedlicher Durchmesser werden dabei symmetrisch zu den beiden kleineren Umlenktrommeln 16 und 17 eines jeden Bockes gelagert und mit zunehmendem Trommeldurchmesser nach aussen versetzt. Dabei wird der Umlenkwinkel g der Trommeln 16 und 17 näherungsweise kon < 0 stant gehalten, vorzugsweise auf einen Winkel = 45 . Die beiden letztgenannten Umlenktrommeln 16 und 17 haben vorzugsweise den gleichen Durchmesser. Das Produkt läuft bei dieser Vorrichtung über die Trommel 15 des Bockes 1 von der nicht gezeichneten Abwickelvorrichtung ein, wird dann über Trommel 15 und 16 des Bockes 1 auf eine Bestrahlungsebene direkt unter dem Elektronenstrahlfenster 18 des Ablenksystems 19 eines nicht dargestellten Elektronenbeschleunigers eingebracht und läuft dann über die Umlenktrommeln 16, 15 und 17 des Bockes 2 in einer geringfügig tiefer liegenden Ebene und von dort über die Trommeln 17 und 15 des Bockes zurück. Je nach Produktart erfolgt von dort der direkte Rücklauf zur Aufwickel- vorrichtung (im Falle von Bahnenware) bzw. im Falle von Kabeln, Schläuchen, Leitungen u.dgl. ein Rücklauf zum Aufwickelsystem erst nach vorangegangenem mehrmaligem Durchlauf um die Gesamtvorrichtung. Bei Kabeln und Leitungen sowie flexiblen Schläuchen, Rohren und Profilen dienen, wie im Fall des ersten Ausführungsbeispiel es, auswechselbare Kammleisten 20 zur exakten Führung der Produkte auf dem System Auch hier wird, wie oben beschrieben, der Zahnabstand und die Zahnbreite der auswechselbaren Kaimaleisten an das jeweilige Produkt angepasst. Bei Bestrahlung von Bahnenware können die Kamm- leisten gegen Zentriervorrichtungen für den exakten tauf der Bahnen ausgetauscht werden. Das System hat gegen über dem erstgenannten System den Vorteil, dass die ltrom- meln 15 mit Umschlingungswinkeln z 1800 ohne Anderung des übrigen Systems an die jeweils zulässigen Biegeradien des zu bestrahlenden Produktes angepasst werden können. Alle übrigen bereits oben gemachten Ausführungen gelten analog.Es ist selbstverständlich, dass hiermit die Möglichkeiten zur konstruktiven Gestaltung einer Bestrahlungsvorrichtung für aufwickelbare Produkte nicht erschöpft sind, sondern dass auch eine andere konstruktive Gestaltung gemäss dem Erfindungsgedanken möglich ist. Die erfindungsgemässe Vorrichtung ermöglicht es, durch die spezielle Produktführung durch das Strahlenfeld die begrenzte Eindringtiefe von Elektronenstrahlen je nach dem zu bestrahlenden Produkt optimal für den Bestrahlungsvorgang auszunutzen. Die Strahlenbehandlung von Kabel- und Beitungsisolation, flexiblen Schläuchen und Rohren und Folien bzw. Bahnenware sowie Profilen steht hierbei mit im Vordergrund des Interesses.

Claims: Patentansprüche 1. Vorrichtung zur Führung und Förderung von auSwickel- baren Produkten, insbesondere von Kabeln, Leitungen, flexiblen Rohren, Schläuchen oder Bahnenwaren unterschiedlicher Abmessungen, durch ein Elektronen-Bestrahlungsfeld zum mindestens zweimaligen Durchlauf des zu bestrahlenden Produktes durch das Bestrahlungsfeld, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung mindestens durch einen oder mehrere Abstandshalter (3) zu einer mechanischen Einheit fest verbundene Böcke (1, 2) aufweist, dass jeder Bock (1, 2) mit mindestens einer Umlenktrommel (4, 5, 15, 16, 17) ausgerüstet ist, deren Achsen zueinander parallel verlaufen, dass die äusseren Umlenktrommeln (4, 15) das zu bestrahlende Produkt (6) in einer ersten Bestrahlungsebene führen, dass die inneren Umlenktrommeln (5, 16, 17) zur Führung des zu bestrahlenden Produktes (6) in einer zweiten Bestrahlungsebene dienen, die zur ersten Bestrahlungsebene eng benachbart verläuft oder mit dieser zusammenfällt, und dass zwischen den Umlenktrommeln (4 und 5 bzw. 15 und 16, 17) Zentriervorrichtungen (10, 11, 20) zur exakten Führung des zu bestrahlenden Produktes (6) angeordnet sind. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede Zentriervorrichtung aus einer Kammleiste (9, 20) mit mehreren nebeneinander in vorgegebenen Abständen zueinander liegenden Kammzähnen (10, 11) besteht. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jede Kammleiste (9) zwei unter einem vorgegebenen Winkel zueinander angeordnete Reihen von Kammzähnen (10 bzw. 11) aufweist und dass eine Kammzahnreihe (10) mit der äusseren Umlenktrommel (4) und die andere Kamm- zahnreihe (11) mit der inneren Umlenktrommel (5) des zugehörenden Bockes (1 bzw. 2) zusammenwirkt. 4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der Kammzähne (10, 11) einer Kammleiste (9, 20) einstellbar sind. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 4, gekennzeichnet durch auswechselbare Zentriervorrichtungen bzw. Kamm- leisten (9, 20). 6. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenktrommeln (4, 5, 15, 16, 17) Kühl einrichtungen aufweisen. 7. Vorrichtungen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenktrommeln (4, 5, 15, 16, 17) als an ihren Stirnseiten offene Hohltrommeln ausgeführt sind und dass im Hohlraum jeder Umlenktrommel (4, 5) Leitschaufeln zum Ansaugen und Fördern von Luft angeordnet sind. 8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenktrommeln (4, 5, 15, 16, 17) als an ihren Stirnseiten offene oder teilweise verschlossene Hohltrommeln ausgebildet sind, dass in dem Hohlraum jeder Umlenktrommel ein rohrförmiger Körper angeordnet ist, in dessen Innenraum ein Kühlmittel eingeführt wird und dessen Aussenwandung eine oder mehrere Öffnungen aufweist, die den Innenraum des rohrförmigen Körpers mit dem Hohlraum der Umlenktrommel (4, 5, 15, 16) verbinden.

Inventors: HOFMANN, ERNST-GUNTER, DR.RER.NAT., MEIER, BERND, ING.-GRAD., TAUBER, MANFRED, DR.RER.NAT., Hofmann, Ernst-Günter, Dr.rer.nat.
Applicants: LICENTIA PATENT-VERWALTUNGS-GMBH
Application year: 1979
Main classification: G21K5
IPC codes: H01B13, B29C71, G21K5, B65H51, B29C35