DE2615068A1

DE2615068A1 - Vorrichtung zur ultraviolett- trocknung

Info

Publication number: DE2615068A1
Application number: DE19762615068
Authority: DE
Inventors: Norman A Helding
Original assignee: Sun Chemical Corp
Current assignee: Sun Chemical Corp
Priority date: 1975-04-07
Filing date: 1976-04-07
Publication date: 1976-10-28
Also published as: FR2306732B1; AU499526B2; JPS51125510A; AU1214976A; JPS5946789B2; US4005135A; GB1485110A; FR2306732A1; CA1083997A; DE2615068C2

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. Curt Wailach Dipl.-Ing. Günther Koch

2 6 1 5 Q B Ö Dipl.-Phys. Dr.Tino Haibach Dipl.-Ing. Rainer Feldkamp

D-8000 München 2 · Kaufingerstraße 8 · Telefon (0 89) 24 02 75 · Telex 5 29 513 wakai d

Datum: 7- April 1976

Unser Zeichen: 15 470 -

Sun Chemical Corporation, 200 Park Avenue, New York, New York 10017 /USA

Vorrichtung zur Ultraviolett-Trocknung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Ultraviolett-Lampe zum Trocknen, Z₀B. zum Trocknen strahlungsempfindlicher Materialien, beispielsweise durch Ultraviolett-trockenbarer bzw. aushärtbarer Tinten- und Farbstoffe, und insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine neuartige Vielfach-Lampenanordnung, die auf einem relativ kleinen Volumen untergebracht werden kann, und relativ einfach herstellbar ist.

Vorrichtungen zur Erzeugung einer Ultraviolett-Strahlung zum Zwecke der Trocknung strahlungsempfindlichen Materials sind bekannte Derartige Einrichtungen sind beispielsweise in den US-PS 2 733 709, 3 745 307 und 3 826 014 bekannt. Bei Vorrichtungen dieser bekannten Bauart wird die Ultraviolett-Strahlung auf einem sich bewegenden Streifen oder einem sich bewegenden Blatt fokussiert, und es ist eine Art photographischer Verschluß vorgesehen, damit die Ultraviolett-Strahlung leicht, je nach den Erfordernissen, auf den Streifen gerichtet oder die Strahlung abgeschaltet werden kann, ohne daß die Ultraviolett-Lampen voll abgeschaltet zu werden brauchen.

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So ist es beispielsweise erforderlich, die Ultraviolett-Strahlung vom Streifen wegzunehmen, wenn der Streifen stillgesetzt wird, um ein Verbrennen oder eine andere Beschädigung des Streifens oder des ihn umgebenden Aufbaus durch die Hitzeintensität zu vermeiden, die durch die Ultraviolett-Lampen erzeugt wird. Es ist daher üblich, bewegliche Verschlüsse zwischen die Ultraviolett-Lampe und den Streifen einzufügen, um die Leistung der Lampen zu vermindern, ohne sie in diesen Intervallen abzuschalten.

Die Stromzuführung nach den Lampen wird gewöhnlich nicht abgeschaltet, da die Lampen relativ lange abgeschaltet bleiben müssen, bevor sie nach ihrer Abschaltung wieder gezündet werden können.

Die bisher benutzten Verschlüsse besaßen wassergekühlte Verschlußplatten und Wärmeabsorptionsglieder, die seitlich zwischen Lampe und Streifen eingeschoben werden. Andere Anordnungen benutzen klemmschellenartige Verschlußanordnungen an der Ultraviolett-Lampe. Bei anderen Verschlüssen dieser Art, bei denen der Lampenreflektor einfach um die Lampenachse gedreht wird, sind Lampe und Reflektor drehbar innerhalb einer geeigneten Schelle untergebracht, wie dies in der US-PS 3829982 beschrieben ist.

Immer wenn die Verschlußbestandteile mit wassergekühlten Leitungen ausgestattet sind, die daran befestigt sind, um wesentliche Wärmemengen, die bei geschlossenem Verschluß durch die Lampen erzeugt werden abzuführen, ist ein beträchtlicher Raum für die Verschlußkörper erforderlich. Außerdem ist ein relativ komplexer Betätigungsmechanismus erforderlich, um die bekannten Verschlüsse zu betätigen und es haben sich Schwierigkeiten bei der Zuführung des Kühlmittels nach dem Verschluß-

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aufbau ergeben, da die Verschlußelemente einer beträchtlichen Bewegung unterworfen sind.

Gemäß der Erfindung ist eine rotierende Wärmesenke vorgesehen, die Lampe und Reflektor sowie ein äußeres Kühlblech trägt, welches oberhalb des Reflektorgehäuses außerhalb von diesem angeordnet ist, und der gesamte Aufbau dreht sich um die Achse der Strömungsmitteleingangs- und Ausgangskupplungen. Das äußere Kühlblech dient außerdem als Wärmesenke für die benachbarte Lampe, wenn beide Anordnungen in die Verschluß-Schließstellung gedreht werden, wobei das Kühlblech einer Lampenanordnung die Strahlung einer benachbarten Lampenanordnung empfängt, und die durch die benachbarte Lampe und die eigene Lampe während der Bereitschaftsstellung erzeugte Wärme absorbiert. Die Wärmesenken bilden einen integralen Bestandteil des Lampenaufbaus und die Anordnung erfordert einen verminderten Raum für die Lampen im Vergleich mit Anordnungen, die feste Wärmesenken zwischen den Lampen aufweisen. Außerdem ermöglicht die Anordnung die Benutzung des gleichen Kühlströmungsmittels für Lampenreflektor und Wärmesenke, wodurch die Zahl der Wasserverbindungen, die bei diesem System erforderlich ist, beträchtlich vermindert wird.

Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der in Betrieb befindlichen Lampen gegenüber einem unter den Lampen bewegten Streifen in Schnittdarstellungj

Fig. 2 eine schematische Ansicht des Aufbaus nach Figur 1, wobei die Lampen in ihrer Schließstellung, d.h. in ihrer Bereitschaftsstellung gedreht sind, derart

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daß die integrale Wärmesenke der einen Lampe nach einer benachbarten Lampe hin gerichtet ist;

Fig. 3 eine Grundrißansicht des Lampen- und Reflektoraufbaus gemäß einem Merkmal der Erfindung;

Fig_o 4 eine Stirnansicht der Zuführungsseite der Lampen- und Reflektoreinrichtung gemäß Figur 3;

Fig. 5 eine Schnittansicht des Aufbaus nach Figur 4, wobei die Schnittebene längs der Linien 5-5 in Figur 4 verläuft;

Fig. 6 einen Schnitt nach der Linie 6-6 gemäß Figur 5;

Fig. 7 eine Grundrißansicht der Kühlbleche und Reflektoren gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Figur 3 bis 6;

Fig. 8 eine Schnittansicht einer Trockeneinrichtung mit mehreren Lampenaufbauten, von denen jede identisch ist denen gemäß Figur 3 bis 7;

Fig. 9 einen Schnitt nach der Linie 9-9 gemäß Figur 8, wobei insbesondere vier identische Lampen- und Reflektoraufbauten ersichtlich sind, die parallel zueinander angeordnet sind;

Fig. 10 einen Schnitt nach der Linie 10-10 gemäß Figur 8; Fig. 11 einen Schnitt nach der Linie 11-11 gemäß Figur

Zunächst wird auf die Figuren 1 und 2 der Zeichnung Bezug genommen. Hier sind schematisch zwei identische Ultraviolett-

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Lampen- und -Reflektoraufbauten ersichtlich, von denen jede eine Ultraviolett-Röhre 20 bzw. 21 enthält, die in elliptischen oder sonstwie gestalteten Reflektoren 22 bzw» untergebracht sind. Die Lampenröhren 20 und 21 und ihre Reflektor 22 und 23 sind so angeordnet, daß wenn sich die Reflektoren in der Stellung gemäß Figur 1 befinden, die Lampen eine Brennlinie oder ein Strahlungsband auf einem sich bewegenden Streifen oder Blatt 24 erzeugen, das unter den Lampen vorbeigezogen wird. Der Streifen 24 kann z.B. mit einer durch ultraviolett-trockenbaren Tinte bedruckt sein, die antrocknet bzw. aushärtet, wenn sie einer Ultraviolett-Strahlung ausgesetzt wird. Der sich bewegende Streifen 24 kann irgendeine gewünschte Form haben, und er kann z.B. aus individuell zugeführten Blättern von Druckmaterial oder dreidimensionalen, raumgreifenden Objekten bestehen, die durch Materialien verbunden sind, oder von solchen überzogen wurden, das durch Ultraviolett-Bestrahlung austrocknet,

Da die Ultraviolett-Lampen eine beträchtliche Wärmeentwicklung ergeben, ist es notwendig, die Reflektoren 22 und 23 zu kühlen und deshalb können beispielsweise Kühlwasserleitungen 25 bis 28 am Reflektor 22 außen befestigt sein. In gleicher Weise können Kühlleitungen 29 bis 32 auf der Außenseite des Reflektors 23 angebracht werden.

Gemäß einem Merkmal der Erfindung sind Wärmesenken an der Außenseite der Reflektoren 22 und 23 angebracht, und diese einstückig mit den Reflektoren verbundenen Wärmesenken 34 bzw. 35 tragen Kühlwasserleitungen 36 und 37 für die Wärmesenke 34, und Kühlwasserleitungen 38 und 39 für die Wärmesenke 35.

Diese neuartigen Reflektor-Wärmesenkeaufbauten sind schwenkbar um einen Rand des Reflektors gelagert, und sie sind schwenkbar um ein Gelenk 40 für den Reflektor 22 und ein Gelenk 41

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für den Reflektor 23 gelagert. Demgemäß kann die aus Reflektor und Lampen bestehende Baueinheit aus der Stellung gemäß Fig. 1 in die Stellung gemäß Fig. 2 um die Schwenkachsen 40 und 41 gedreht werden.

Die Lampen 20 und 21 sind an eine Spannungsquelle 45 angeschaltet und sie können in der Stellung gemäß Figur 1 auf ihre höchste Strahlungsleistung geschaltet werden, und auf eine verminderte Bereitschaftsleistung in der Stellung nach Figur 2.

Die Lampenaufbauten sind durch einen Drehmechanismus 46 miteinander verbunden, wie dies durch die strichlierten Linien in Figur 1 angedeutet ist. Dadurch können die Aufbauten in die Stellung nach Figur 2 geschwenkt werden. Der Drehmechanismus 46 ist in geeigneter Weise mit der Spannungsquelle 45 derart verbunden, daß bei der Schwenkung des Lampenaufbaus in die Stellung gemäß Figur 2 die den Lampen von der Spannungsquelle 45 zugeführte Leistung vermindert wird.

Wenn die Lampen in die Stellung gemäß Figur 2 gedreht sind, dann liegt die Wärmesenke 34 benachbart zu dem Lampenaufbau, der die Lampe 21 enthält, und demgemäß wird die von der Lampe 21 abgestrahlte Hitze von dieser Wärmesenke aufgenommen und verteilt. Ih gleicher Weise wird die Wärmesenke 35 in eine Stellung gedreht, in der sie die Strahlung und die Hitze aufnimmt, die von einer Lampe erzeugt wird, die rechts des Lampenaufbaus mit der Lampe 21 befindlich sein könnte.

Wenn der Lampenaufbau mit der Lampe 20 der am weitesten links liegende Lampenaufbau des Systems ist, dann wird dieser in der Nähe einer festen Wärmesenke 50 angeordnet, die durch Kühlwasserleitungen 51* 52 und 53 durch Wasser gekühlt werden kann, wobei die Wärmesenke 50 die Strahlung und die Wärme der Lampe 20 in der Verschluß-Schließstellung nach Figur 2 absperrt und

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absorbiert·

Gemäß einem wichtigen Merkmal der Erfindung drehen sich benachbarte Lampenaufbauten auf Schwenkzapfen 40 und 41, und außerdem ist eine Kühlflüssigkeitsquelle 55 vorgesehen, deren Eingänge und Ausgänge auf der Achse der Schwenkzapfen 40 und 41 liegen. Geeignete Verbindungen zwischen den verschiedenen Kühlwasserleitungen (nicht dargestellt) ergeben eine Reihenschaltung oder eine kombinierte Reihen- und Parallelschaltung der Kühlwasserleitungen, wobei die Zahl von Leitungskupplungen bei diesem System auf ein Mindestmaß beschränkt ist.

Figur 3 bis 7 veranschaulichen ein Ausführungsbeispiel einer aus Reflektor und Wärmesenke bestehenden Kombination, wodurch das in Figur 1 und 2 dargestellte Konzept verwirklicht ist. Gemäß Figur 3 bis 7 ist ein drehbarer Trägeraufbau für eine Ultraviolett-Bogenlampe 60 vorgesehen, die von geeigneten Lampenelektroden 61 und 62 (Figur 5) getragen wird, und elektrisch mit diesen verbunden ist. Die Lampenelektroden werden von einem oberen Kühlblech 63 Über geeignete Bolzen und Muttern 64 bzw. 65 getragen.

Das obere Kühlblech 63, welches den integralen Wärmesenken 34 und 35 gemäß Figur 1 und 2 entspricht, wird dann in geeigneter Weise mit den Trägerendplatten 66 und 67 durch Schraubbolzen oder dgl. verbunden. Die Platten 66 und 67 nehmen weiter einen allgemein elliptischen gestalteten Reflektor auf. Das Lampenreflektorgehäuse 70 trägt den Reflektoreinsatz 71, der vorzugsweise aus einem Material hoher Reflexionsfähigkeit gegenüber Ultraviolett-Strahlung besteht, und sich im wesentlichen über die gesamte Länge der Lampe 60 erstreckt, und z.B. etwa 1,65 m lang sein kann. Außerdem sind geeignete Endreflektoren an den Enden der Lampen angeordnet, um die

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- 8 Strahlung von den Lampenanschlußklemmen abzuschirmen.

Der Reflektor 71 ist am besten aus Figur β erkennbar, und
demgemäß ist das Innere seines Gehäusee 70 durch geeignete
Schrauben festgelegt. Das Reflektorgehäuse 70 und das obere Kühlblech 63 werden dann starr miteinander durch das U-Profil 75 verbunden, um einen im wesentlichen starren integralen Gehäuseaufbau zu schaffen. Das Profil 75 ist zwischen das Gehäuse 70 und das Blech 63 durch Bolzen 76 und 77 befestigt, Jedoch ist es auch möglich, eine Verschweißung an den Stirnplatten 66 und 67 vorzunehmen.

Die Stirnplatten 66 und 67 sind mit Wasserverbindungsanschlüssen 80 und 81 ausgestattet, die am besten aus Figur 3 und 4 ersichtlich sind, wo die Anschlüsse 80 und 81 koaxial zueinander auf den rechten Rand des Reflektorgehäuses 70 ausgerichtet
sindο Die Anschlußverbindungen 80 und 81 dienen als Schwenkpunkte zur Drehung des Aufbaus gemäß Figur 3 bis 7. Die Stirnplatte 65 ist außerdem mit einer Antriebswelle 82 (Figur 3* 5 und 7) ausgerüstet.

Mehrere Kühlwasserleitungen stehen mit dem Reflektorgehäuse und dem oberen Kühlblech 63 in Verbindung, und sie bestehen aus Leitungen 90 bis 93 für das Gehäuse 70 und Leitungen 9^ und 95 zur Kühlung des Kühlbleches 63.

Das linke Ende der Leitungen 94 und 95 gemäß Figur 7 sind
über ein U-förmiges Rohrstück 96 verbunden, und die rechten Enden der Leitungen 94 und 95 nehmen U-förmige Kupplungsrohre 97 bzw. 98 auf, die ihrerseits mit der Leitung 90 (Figur 6) und der Einlaßleitung 99 verbunden sind, die direkt mit der Einlaßkupplung 80 verbunden ist, wie dies aus Figur 3 und 6 hervorgeht.

Die Leitung 93 ist, wie aus Figur 3 ersichtlich, mit der

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Auslaßkupplung 81 verbunden, und mit einer U-förmigen Kupplung 101 versehen, die die Leitung mit einer Leitung 92 verbindet, und das rechte Ende der Leitung 92 ist mit dem rechten Ende der Leitung 91 verbunden. Die Leitung 9I steht ihrerseits in Verbindung mit der Leitung 90 über ein Kupplungsrohr 102, welches in Figur 5 strichliert dargestellt ist. Auf diese Weise schließt der Strömungsmittelpfad von der Kupplung 80 nach der Kupplung 81 die Reihenverbindung der Leitungen 99* 95* 9^, 90, 92 und 93 ein. Wenn sich der Aufbau um die Kupplungen 80 und 81 dreht, dann wird der Strömungsmittelpfad nicht beeinträchtigt, und alle Leitungen des Kühlsystems drehen sich als starrer Aufbau.

Es können auch andere Verbindungsmöglichkeiten benutzt werden, bei denen sämtliche Verbindungen zwischen den wasserführenden Leitungen innerhalb des Aufbaus vorgesehen sind, und die Leitungen teilweise in Reihe und teilweise parallel zueinander geschaltet sind.

Die Figuren 8 bis 11 zeigen mehrere Lampen- und Reflektoraufbauten der in Figur 3 bis 7 beschriebenen Bauart, zusammengebaut in einem Trockensystem, das an der verlängerten Förderseite einer herkömmlichen Druckerpresse angeordnet werden kann, um eine sofortige Aushärtung bzw. Trocknung herkömmlicher feuchtbedruckter Bänder zu bewirken, oder um zusätzlich eine Trocknung eines Mehrfarbendruckes zu bewirken, der aus einer Presse in die zwischengeschaltete Trockenstation geliefert wird.

Die Trockeneinheit gemäß Figur 8 bis 11 weist Mittel auf, um ein Papierband oder eine Reihe von Blättern 120 gemäß Fig. 9 von rechts nach links unter vier einander identischen Lampen-Reflektor auf baut en 121, 122, 123 und 124 vorbeizuziehen. Die in Figur 9 voll ausgezogene Stellung zeigt die Lampen in ihrer Arbeitsstellung, wobei das Ultraviolett-Licht der Lampen 125 bis 128 auf dem Band 120 fokussiert wird,

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Zur Bewegung des Bandes oder der Blätter durch die beheizte Zone können übliche Greiferaufbauten I30 (Figur 8 und 9) vorgesehen werden, und die Greiferstangen laufen auf dem durch den Pfeil I3I gekennzeichneten Pfad über dem Lampenaufbau zurück. Die gesamte Trockeneinheit wird von Rahmenträgern I32 und 133 (Figur 8 und 11) getragen.

Jeder Aufbau 121 bis 124 besitzt Eingangs- und Ausgangsanschlüsse 80 und 81, die schwenkbar in geeigneten stationären Traglagern 140 bzw. 141 gelagert sind.

Die Figuren 8 und 11 zeigen auch die Endplatten 66 und 6j für jeden Lampenaufbau 121 bzw. 124. Aus Figur 10 ist insbesondere ersichtlich, daß eine gemeinsame Betätigungsstange 150 mit Betätigungshebeln 82 eines jeden Aufbaus 121 bis 124 verbunden ist. Die Betätigungsstange I50 ist mit einem Vorsprung I5I versehen, der schwenkbar am Ausgangslenker I52 eines Betätigungszylinders 153 angelenkt ist. Der Zylinder 153 ist schwenkbar um einen Schwenkzapfen 154, so daß im Betrieb der Zylinder 153 seinen Kolben I52 in die in Figur 10 strichpunktierte Stellung ausfahren läßt, wobei jedes Betätigungsorgan 82 um diejenige Achse gedreht wird, die durch die Achse der jeweiligen Kupplungen 80 bestimmt ist, so daß die Aufbauten 121 bis 124 in die in Figur 9 strichpunktierte Stellung überführt werden. Dies bewirkt dann, daß die Strahlung und die Hitze jeder Lampe auf der Wärmesenke 63 des benachbarten Lampenaufbaus fokussiert wird.

Der Aufbau 124 braucht keinen weiteren Aufbau links davon zu besitzen, so daß eine Wärmesenke I60 (Figur 9* 10 und 11) stationär angebracht und mit geeigneten Kühlwasseranschlüssen 161, 162 und 163 ausgestattet sein kann, um die durch die Laape 128 des Aufbaus 124 erzeugte Wärme abzuführen, wenn der Aufbau 124 in die Bereitschaftsstellung überführt ist, die strichpunktiert in Fig. 9 dargestellt ist»

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Patentansprüche

Claims

PATENTANSPRÜCHE

Vorrichtung zum Trocknen bzw. Aushärten von durch Licht polymerisierbaren Materials, das in einer Ebene bewegt wird, wobei im Abstand und parallel zueinander mehrere Lampen- und Reflektoraufbauten parallel zu der Ebene und rechtwinklig zur Bewegungsrichtung des polymerisierbaren Materials angeordnet sind, wobei jeder Lampenreflektoraufbau aus einer langgestreckten Lampenröhre besteht, die in einem langgestreckten Refelktor untergebracht ist, der teilweise um die Lampe gekrümmt ist, und auf zwei parallel verlaufenden Rändern endet, die parallel zu der Lampe verlaufen, so daß der gekrümmte Reflektor die Strahlung der Lampe über die beiden parallelflankigen Ränder des Reflektors auf die Gegenstände fokussiert, die der Lampe gegenüberliegen,

dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, um jeden Lampen-Reflektoraufbau drehbar zu haltern, daß diese Mittel aus Schwenklagern bestehen, die allgemein koaxial mit einem der beiden parallelen Ränder der Reflektoren verlaufen, daß Mittel vorgesehen sind, um die Lampen-Reflektor auf baut en gleichzeitig zwischen einer ersten Stellung in der die Strahlung der Lampen nach der Ebene gerichtet ist, in eine zweite Stellung zu überführen, in der die Strahlung wenigstens einer Lampe auf die rückwärtige Oberfläche des Reflektors eines benachbarten Lampen-Reflektoraufbaus gerichtet wird.

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2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzei chnet, daß eine Spannungsquelle (#5) für die Lampen vorgesehen ist, und daß Mittel vorgesehen sind, um diese Spannungsquelle mit dem Drehantrieb der Lampen-Reflektoraufbauten so zu verdrehen, daß bei Überführung der Lampen in ihre Zweitstellung die Strahlungsleistung der Lampen vermindert wirdo
3. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß mehrere langgestreckte Kühlmittelleitungen an der rückwärtigen Oberfläche jedes Reflektors befestigt sind, die sich im wesentlichen parallel zu den Lampenrohren erstrecken, daß die Leitungen für jeden Reflektor zwischen einem Eingangsanschluß und einem Ausgangsanschluß verbunden sind, daß der Eingangsanschluß und der Ausgangsanschluß der Reflektoren auf gegenüberliegenden Enden der Reflektoren koaxial zur Drehachse des betreffenden Reflektors angeordnet sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß das photo-polymerisierbare Material eine Druckfarbe ist, und daß die Lampen Ultraviolett-Lampen sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß ein festes Wärmesenkenblech benachbart zum offenen Ende des Reflektors des ersten Lampenaufbaus vorgesehen ist, so daß die Strahlung dieser ersten Lampe nach der festen Wärmesenkplatte gerichtet wird, wenn die Aufbauten in ihre zweite Stellung überführt sind.

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6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1, 3 und 5* dadurch gekennzeichnet, daß flache, langgestreckte Wärmesenkenplatten mechanisch an der rückwärtigen Oberfläche eines jeden Reflektors befestigt und thermisch mit diesem verbunden sind, und daß die Strahlung aller Lampen nach den Platten benachbarter Reflektoren gerichtet wird, wenn die Aufbauten in ihre zweite Stellung überführt sind.
7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Gruppe langgestreckter Kühlmittelleitungen an der Oberfläche jeder Wärmesenkeplatte befestigt ist, die dem betreffenden Reflektor abgewandt liegt, und sich im wesentlichen parallel zur Richtung der Lampe erstreckt, und daß die zweite Gruppe von Leitungen mit der ersten Gruppe zwischen Eingang- und Ausgangsanschlüssen verbunden ist.

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