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计算连续工艺中的传送带速度与紫外剂量

在连续工艺过程中,结果并非由周期时间决定,而是由工件上某一点实际处于光源下的时间决定。本计算器根据传送带速度和辐照长度推算出该停留时间,进而得出剂量——反之也可算出在仍能达到所需剂量的前提下的最高速度。

这正是每条传送线背后的计算逻辑:涂层供应商给出一个剂量要求,生产线的辐照长度是固定的,而进料速度则是您要求解的未知量。提高线速度会按相同比例降低剂量;速度加倍,剂量减半。同样的计算也可以判断:要在给定产量下达到所需剂量,是否需要增加一台辐射器。

该计算假设辐照度在整个辐照长度上是均匀的。实际的辐射器具有中间处最强的分布——此时起决定作用的是整个通过路径上的积分值,而移动式剂量仪可直接测得该数值。Opsytec 在自有实验室中制造并校准这些仪器。

不考虑传送带运动的静态计算见紫外剂量计算器和紫外辐照时间计算器;全部十二款辐射度量计算器均收录于辐射度量计算器页面。

此计算仅供技术参考。它适用于沿辐照长度均匀分布的辐照度以及恒定的传送带速度。工艺放行必须在实际条件下通过校准仪器的测量进行验证——在连续工艺中,宜使用随行剂量计进行验证。

基础知识

停留时间为辐照长度除以传送带速度:t = L / v。剂量的计算方法与静态情况相同:H = E · t。将两式变形求解速度,可得到达到目标剂量的最大速度:v_max = L · E / H_target。该计算器以毫米为长度单位、以米/分钟为速度单位——即生产中常用的单位——并在内部转换为SI单位;由以mm为单位的L和以m/min为单位的v,通过系数0.06可得出以s为单位的t。

某发射器对传送带的200 mm区域进行辐照,产线运行速度为6 m/min。t = 200 mm ÷ 6 m/min = 2 s。在500 mW/cm²下,得出H = 500 · 2 = 1000 mJ/cm²。因此,若目标剂量同为1000 mJ/cm²,传送带运行速度最高不得超过6 m/min;若目标剂量为500 mJ/cm²,则运行速度可达12 m/min。

辐照度沿传送路径很少保持恒定——在灯管中部辐照度会升高,在边缘则会下降。若使用峰值来计算 E · t,将高估剂量;若使用边缘值,则会低估剂量。多个灯管串联时,叠加的是各自的辐照贡献,而非长度。此外一如既往:剂量是一个能量学量,并不能说明光谱是否与光引发剂相匹配。

常见问题

首先根据辐照长度和皮带速度计算停留时间,然后根据辐照度和停留时间计算剂量:t = L / v,H = E · t。以200 mm和6 m/min为例,停留时间为2 s;在辐照度为500 mW/cm²的情况下,剂量为1000 mJ/cm²。

沿传送带方向,工件上某一点实际受到辐照的距离——而非发光体外壳的物理长度。若多个发光体串联布置,各段需分别计算;各段的剂量贡献将累加。

两者成反比:速度加倍意味着停留时间减半,因此剂量也减半。若要将产量提高一倍,则需要将辐照度或辐照长度加倍。

通常是由于发射体轮廓:计算假设辐照度均匀分布,而实际上工件会经过一个最大值点。此外还需考虑因工件高度变化导致的距离变化、窗口污染以及光源老化等因素。光源衰减程度详见紫外灯和紫外LED的老化。

用于工艺放行的移动式剂量计和用于持续监测的永久安装式传感器。测量实践详见传送带系统紫外测量。

是的,采用相同的方法:传送带速度替换为工具的路径速度,辐照长度替换为辐照路径长度。相关应用请参见机器人技术。

作者:Mark Paravia博士

Mark Paravia博士是位于埃特林根(Ettlingen)的Opsytec Dr. Gröbel GmbH的总经理,并负责领导公司的认可校准实验室。此前,他在KIT照明技术研究所从事脉冲氙准分子放电方面的研究,目前主要专注于光学辐射测量技术。他担任DIN标准化委员会FNL 7"光学辐射"分委员会的副主席,并且是DVGW紫外线消毒项目组的成员。