DE3926028C2 - Vorrichtung zum Steuern der Dicke einer durch einen Walzenspalt laufenden Materialbahn - Google Patents
Vorrichtung zum Steuern der Dicke einer durch einen Walzenspalt laufenden MaterialbahnInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Steuern der
Dicke einer durch einen Walzenspalt laufenden Materialbahn,
bei der der Durchmesser mindestens einer der den
Walzenspalt begrenzenden Walzen durch eine mit Infrarot-
Strahlung arbeitende Bestrahlungsvorrichtung, temperaturabhängig
veränderbar ist, wobei die Bestrahlungsvorrichtung
eine Vielzahl von entlang der Walzenlängserstreckung
angeordneten einzeln steuerbaren
Strahlungsquellen aufweist, denen Reflektoren auf der
der Walze abgewandten Seite der Strahlungsquellen zugeordnet
sind.
Die Strahlungsquellen werden im folgenden auch kurz als
"Strahler" bezeichnet.
Bei einer aus US 46 58 716 bekannten Vorrichtung wird
eine über die Walze laufende Materialbahn mit Hilfe von
axial angeordneten Heiz-Strahlern bestrahlt. Die Materialbahn
absorbiert diese Strahlung und heizt sich damit
auf. Die Wärme der Materialbahn wird über Wärmeleitung
an die Walze abgegeben. In dieser Druckschrift
werden ältere Vorrichtungen erwähnt, die Infrarot-
Strahlung direkt gegen die Oberfläche von Scheiben einer
rotierenden Kalanderwalze richten, um den lokalen
Durchmesser der Walze zu steuern. Dieses Heizverfahren
wird jedoch aufgrund seines sehr geringen Wirkungsgrades
als unzureichend erachtet.
Bei einer weiteren bekannten Vorrichtung (DE 35 28 365
C2 gleich US 45 73 402) werden die beiden einen Walzenspalt
bildenden Walzen mit Hilfe von Luft thermisch beeinflußt,
wobei die Luft in unmittelbarer Nähe der Walzenoberfläche
durch eine Heizeinrichtung selektiv erwärmt
wird und der Energieaustausch zwischen der aus Düsen
ausgetretenen, erhitzten Luft und der Walzenoberfläche
längs eines sich unmittelbar an die Walzenoberfläche
anschließenden, spaltartigen und bogenförmigen Bereichs
von im wesentlich konstanter Dicke erfolgt. Die Wärme
übertragung erfolgt hier also durch Konvektion, d.h.
die zu erwärmenden Walzen werden durch das Wärmeübertragungsmedium
Warmluft erwärmt. Die Erwärmung der Walze
erfolgt von der äußeren Oberfläche her, wobei die
Wärmeabfuhr von der Oberfläche in das Innere des Gutes
durch Wärmeleitung erfolgt. Nachteilig bei diesem Verfahren
ist, daß zunächst Luft erwärmt werden muß, um
die Walzen erwärmen zu können. Da bei jedem Wärmeübergang
ein gewisser Energieverlust auftritt, ergibt sich
bei der bekannten Vorrichtung ein hoher Energieaufwand.
Durch konstruktive Maßnahmen muß darauf geachtet werden,
daß die Vorrichtung einen die Walzenoberfläche
spaltartig und bogenförmig umgebenden, im wesentlichen
geschlossenen Raum bereitstellt, in dem die Luft in
Kontakt mit der Walzenoberfläche gehalten wird. Für
jeden Walzendurchmesser ist also eine neue Vorrichtung
mit an den Walzendurchmesser angepaßten Wärmeübertragungsraum
notwendig.
Aus US-PS 43 84 514 ist es bekannt, die Oberfläche einer
Walze mit Hilfe von Wirbelströmen zu erwärmen. Um einen
zufriedenstellenden Wirkungsgrad zu erhalten, muß man
darauf achten, daß der Luftspalt, d.h. der Abstand zwi
schen der Erregervorrichtung und der Walzenoberfläche
möglichst klein bleibt. Die Form des Polschuhs der Erre
gervorrichtung muß daher dem Walzendurchmesser angepaßt
werden. Darüber hinaus ist die Erwärmung mit Hilfe
von Wirbelströmen auf bestimmte Walzenwerkstoffe beschränkt,
die bestimmte Anforderungen an den elektrischen
und magnetischen Widerstand erfüllen.
DE-AS 11 12 713 beschreibt einen Kalander mit von außen
beheizten Walzen, insbesondere für Textil- und Papierbahnen,
bei dem die Walzen durch nahe dem Außenumfang
der Walze angeordnete elektrische Glühstäbe beheizt
werden. Die Glühstäbe sind dabei parallel zu den Walzenachsen
angeordnet, d. h. sie beheizen die Walzen
gleichmäßig über die gesamte Länge. Die Glühstäbe sind
in Umfangsrichtung verteilt angeordnet. Sie sind mit
einer Abdeckhaube abgedeckt. Es ist nicht ersichtlich,
daß die Glühstäbe getrennt angesteuert werden. Mit Hilfe
der Glühstäbe soll erreicht werden, daß die Oberfläche
der Walze eine gleichmäßige Temperatur aufweist.
EP 295 655 A2 beschreibt eine Vorrichtung zur Behandlung
einer Materialbahn, die mit extrem hohen Temperaturen
arbeiten soll, um bestimmte Effekte zu erreichen.
Um die hohen Temperaturen in der Größenordnung von
200°C zu erzielen, wird die Walze von innen und von
außen beheizt. Die Außenheizung arbeitet als Induktions-
Heizung. Als Alternative wird auch eine Infrarot-
Beheizung angegeben. Die Temperaturbeeinflussung der
Walze soll primär der Temperaturbeeinflussung des zu
behandelnden Guts dienen, nicht jedoch der mechanischen
Änderung der Walzengeometrie.
DE-OS 18 08 977 zeigt einen Infrarot-Wärmestrahler, bei
dem ein Heizelement auf eine Strahlplatte strahlt, die
einen relativ hohen Absorptionsgrad hat. Die Strahlplatte
heizt sich dadurch auf und gibt an ihrer anderen
Seite Infrarot-Strahlung mit einer größeren Wellenlänge
ab.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine
Vorrichtung zum Steuern der Dicke einer durch einen
Walzenspalt laufenden Materialbahn anzugeben, die effektiver
arbeitet.
Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs
genannten Art dadurch gelöst, daß eine Bestrahlungsvor
richtung die Walze an einem Teil ihres Umfangs direkt
bestrahlt und daß zwischen den Strahlungsquellen und
der Walze eine für die Infrarot-Strahlung der Strahlungsquellen
durchlässige Schutzscheibe angeordnet ist,
die eine langwellige Strahlung von der Walze besser
reflektiert als eine kurzwellige Strahlung der Strahlungsquellen.
Die Infrarot-Strahlung beginnt im elektromagnetischen
Spektrum unmittelbar neben dem sichtbaren Licht bei
etwa 0,78 µm und endet bei etwa 200 µm. Das technisch
bevorzugt genutzte Spektrum bewegt sich im Bereich zwi
schen etwa 0,8 und 10 µm. Dabei unterscheidet man kurz
wellige Strahlung zwischen etwa 0,9 und etwa 1,9 µm,
mittelwellige Strahlung zwischen etwa 1,9 und 3,1 µm
und langwellige Strahlung zwischen etwa 3,1 und etwa
6,0 µm. Die Erfindung beruht auf dem Effekt, daß zwei
Körper, die unterschiedliche Temperaturen aufweisen,
bestrebt sind, diesen Zustand auszugleichen, indem der
wärmere Körper dem kälteren durch Wärmestrahlung Wärme
zuführt. Der wärmere Körper sendet also Infrarot-Strahlen
aus. Je höher die Temperaturdifferenz ist, desto
stärker ist die Wärmeübertragung mit Hilfe der Infrarot-Strahlen.
Die vorliegende Erfindung benötigt also
weder Konvektionswärme noch Kontaktwärme. Die Wärmeübertragung
erfolgt lediglich durch Strahlung. Die
Schutzscheibe, insbesondere aus Quarzglas, hat mehrere
Vorteile. Zum einen verhindert sie, daß an der Walze
anhaftende Schmutzpartikel, die sich aufgrund der Zentrifugalkraft
lösen können, an den Infrarot-Strahler
gelangen und ihn verschmutzen können. Zum zweiten
schützen sie den Strahler vor unkontrollierten Temperatureinflüssen,
die durch Schwankungen der Lufttemperatur
in der unmittelbaren Umgebung der Walze entstehen
können. Die Luft von der Walzenoberfläche kann nicht
direkt zum Strahler gelangen. Darüber hinaus läßt sich
die Schutzscheibe auch als Reflektor für die von der
Walze ausgehende Rück-Strahlung verwenden. Wie eingangs
erwähnt, strahlt jeder Körper mit einer für seine Temperatur
charakteristischen Strahlung. Die Temperatur der
Walze bleibt weit unter der Temperatur des Strahlers.
Die von der Walze ausgehende Strahlung ist also wesentlich
langwelliger als die Strahlung des Strahlers.
Durch geeignete Wahl des Werkstoffs der Schutzscheibe,
beispielsweise Quarzglas, läßt sich erreichen, daß die
langwelligere Strahlung von der Walze an der Scheibe
besser reflektiert wird als die kurzwelligere Strahlung
des Strahlers, die die Scheibe praktisch ungehindert
passieren kann. Die Schutzscheibe selbst heizt sich
nicht auf. Dadurch wird vermieden, daß Teile der Materialbahn,
die an der Walze möglicherweise noch anhaften,
mit den heißen Strahlen in Berührung kommen können
und sich entzünden, was insbesondere bei der Papierverarbeitung
zu großen Gefahren führen kann. Der Reflektor
ermöglicht, daß die Strahlung des Strahlers, die nicht
direkt auf die Walze gerichtet ist, indirekt trotzdem
auf die Walze gelenkt werden kann. Dadurch ist eine
bessere Bündelung der Strahlung in Richtung auf die
Walze möglich. Der Reflektor kann auch auf der
"Rückseite" des Strahlers angebracht, beispielsweise
aufgedampft, sein.
Mit Vorteil sind die Strahlungsquellen stabförmig ausgebildet
und im wesentlichen parallel zueinander angeordnet.
Durch die Ausbildung der Strahler als Stäbe ist
die Vorrichtung praktisch für jeden Walzendurchmesser
verwendbar. Bei einem Wechsel des Walzendurchmessers
ist also keine Anpassung der Vorrichtung an den neuen
Walzendurchmesser notwendig. Ein Punkt auf der Walzenoberfläche,
der an dem Strahler vorbeiläuft, wird durch
die Vorrichtung auch nicht schlagartig einem Strahlungsfeld
hoher Intensität ausgesetzt. Vielmehr nimmt
die Strahlungsintensität allmählich zu und nach Erreichen
eines Maximums allmählich auch wieder ab. Die Walzenoberfläche
wird daher nur allmählichen Temperaturänderungen
ausgesetzt. Temperatursprünge, die zu einer
starken Materialbeanspruchung an der Walzenoberfläche
führen könnten, werden weitgehend vermieden. Durch die
Anordnung einer Vielzahl von Strahlern, die entlang der
Längserstreckung der Walze angeordnet sind, läßt sich
die Walzendicke und damit die Größe des Walzenspaltes
in einer Vielzahl von Zonen getrennt beeinflussen.
Grundsätzlich gibt es so viele regelbare Zonen, wie
Strahler vorgesehen sind.
Wenn die Strahler im wesentlichen tangential zum Walzenumfang,
also parallel zu einer Senkrechten zur Walzenachse
angeordnet sind, läßt sich die Breite einer
Zone praktisch auf die Breite eines Strahlers verringern.
Dadurch läßt sich die Auflösung der Walzenspaltdickenregelung
in Axialrichtung der Walze wesentlich
erhöhen.
Mit Vorteil ist das Gehäuse der Bestrahlungsvorrichtung
in seiner Längsrichtung in Abschnitte (Module) mit je
mindestens einer Strahlungsquelle unterteilt. Vorzugsweise
weist jedes Modul zwei Strahlungsquellen auf,
wobei jeder Strahler auch als Zwillingsrohr ausgebildet
sein kann. Der modulartige Aufbau erlaubt eine Anpassung
der Vorrichtung an unterschiedliche Walzenlängen.
Darüber hinaus vereinfacht er die Wartung, da jedes
Modul bei einem möglichen Defekt einfach ausgetauscht
werden kann, ohne daß die gesamte Vorrichtung zerlegt
werden muß.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist eine Kühleinrichtung
vorgesehen, die die Bestrahlungsvorrichtung in
einem vorbestimmten Temperaturbereich hält. Unter Kühleinrichtung
wird jede Einrichtung verstanden, die in
der Lage ist, die Temperatur der Bestrahlungsvorrichtung
unterhalb der Strahlertemperatur zu halten. Durch
die Tätigkeit der Kühleinrichtung werden Temperatursprünge
weitgehend vermeiden. Dadurch läßt sich eine
höhere Lebensdauer der Strahler erreichen. Darüber hinaus
begrenzt die Kühlluft auch die Temperatur des Gehäuses
der Bestrahlungsvorrichtung. Bei der Verwendung
von Edelstahl sollte die Temperatur des Gehäuses unter
250°C bleiben, um ein Anlaufen oder eine Verfärbung
des Edelstahls und damit eine Beeinträchtigung des Aussehens
und der Reflektionseigenschaften zu vermeiden.
Die Temperatur der Bestrahlungsvorrichtung muß nicht
konstant sein. Es reicht aus, wenn die Temperaturänderung
über der Zeit ein vorbestimmtes Maß nicht überschreitet
und ein bestimmter Temperaturbereich im Betrieb
eingehalten wird.
Bevorzugterweise weist die Kühleinrichtung ein Gebläse
und Luftleiteinrichtungen auf, die Kühlluft durch die
Bestrahlungsvorrichtung leiten. Die Temperaturregelung
mit Hilfe von Umgebungsluft, die in der Regel eine vorbestimmte
Temperatur nicht überschreitet, läßt sich auf
einfache und preisgünstige Weise durchführen.
Dabei ist es bevorzugt, daß jedes Modul einen eigenen
Kühlluftanschluß aufweist. Damit kann den besonderen
Temperaturerfordernissen eines jeden Moduls Rechnung
getragen werden. Module, deren Strahler mehr Energie
abgeben, müssen auch stärker gekühlt werden, um die
Temperatur des Moduls in einem vorbestimmten Bereich zu
halten. Die Zufuhr der Kühlluft zu jedem Modul kann
dabei zentral oder dezentral, beispielsweise durch
Klappen im Kühlluftanschluß, geregelt werden.
Mit Vorteil weist der Reflektor Öffnungen für den Eintritt
der Kühlluft in eine zwischen Reflektor und
Schutzscheibe gebildete Strahlerkammer auf. Die Kühlluft
wird also von "hinten", also von der der Walze
abgewandten Seite, um die Strahler herum geleitet. Dadurch,
daß die Öffnungen im Reflektor angeordnet sind,
wird der Reflektor von Kühlluft durchströmt, wodurch
der Reflektor ausreichend gekühlt wird. Gleichzeitig
wird ein Luftstrom in Richtung au die Scheibe erzeugt.
Dabei ist besonders bevorzugt, daß die Öffnungen im
Reflektor in einem Bereich angeordnet sind, der dadurch
definiert ist, daß man von der Strahlungsquelle das Lot
auf den Reflektor fällt. Mit anderen Worten befinden
sich die Öffnungen in einem Bereich, der von einer Ebene
senkrecht zum Reflektor geschnitten wird, in der
auch der Strahler liegt. Durch die Öffnungen wird zwar
das Reflexionsvermögen des Reflektors in diesem Bereich
vermindert.
Dieser Nachteil fällt jedoch nicht sehr stark
ins Gewicht, da die Strahlung, die senkrecht auf den
Reflektor auftrifft, auch nur senkrecht reflektiert
werden kann und somit erneut auf den Strahler und nicht
auf die Walze treffen würde. Durch die bevorzugte Anord
nung der Öffnungen läßt sich also die Kühlluft einleiten,
ohne daß die Reflektion stark vermindert wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt der Luft
austritt aus der Strahlerkammer in Richtung auf die
Walze. Die Kühlluft heizt sich beim Durchströmen der
Strahlerkammer auf und wird in der Regel wärmer als
die Temperatur der Walzenoberfläche. Um auch die in
der Kühlluft enthaltende Energie zu nutzen, ist es vor
teilhaft, diese auf die Walzenoberfläche zu leiten.
Im Rahmen der Temperaturdifferenz zwischen Kühlluft
und Walzenoberfläche findet ein zusätzlicher kleiner
Energieaustausch statt.
Mit Vorteil erfolgt der Luftaustritt durch mindestens
einen Schlitz, der sich parallel zur Achse der Walze
in der Nähe der Walzenoberfläche erstreckt. Die Luft
wird also gezielt auf die Walzenoberfläche geleitet.
Bevorzugterweise ist die Infrarot-Strahlung kurz- bis
mittelwellig. Je kurzwelliger die Strahlung ist, desto
größer ist die Energiedichte der Strahlung. Die Wellen
länge der Strahlung hängt im wesentlichen von der Tempe
ratur des Strahlers ab. Dabei werden Strahlertemperaturen
von 1000 bis 2000°C bevorzugt, was einem Wellenlängen
bereich von etwa 1,3 bis etwa 2,3 µm entspricht. Kurzwel
ligere Strahler haben außerdem ein besseres Regelverhal
ten. Kurzwellige Strahler lassen sich nämlich ähnlich
einer Glühlampe zu- bzw. wegschalten. Die Temperaturrege
lung kann daher sehr schnell erfolgen. Der Betreiber
kann zwischen langsamer und schneller Aufheizung wählen,
z.B. einen Temperaturanstieg zwischen 0,5° und 3°C
pro Minute.
Da zwar beabsichtigt ist, die Bestrahlungsvorrichtung
zu kühlen, andererseits aber die Temperatur der Strahler
nicht abgesenkt werden soll, weist jede Strahlungsquelle
einen Kolben und mindestens einen abgesehen von
seiner Befestigung an Fassungen berührungsfrei darin
aufgehängten Wendel auf. Dieser Wendel, der der eigentliche
Ort der Strahlungserzeugung ist, wird durch die
zugeführte elektrische Energie aufgeheizt, mangels einer
Wärmeleitmöglichkeit aber nicht durch die Kühlluft
gekühlt. Damit läßt sich erreichen, daß die Wellenlänge
und die Frequenz des Strahlers immer in einem vorbestimmten
Bereich gehalten werden.
Auch ist von Vorteil, daß die Bestrahlungsvorrichtung
auf der der Walze abgewandten Seite thermisch isoliert
ist. Die Isolation erfolgt dabei zweckmäßigerweise
durch eine Isolierschicht auf der Außenseite der Bestrahlungsvorrichtung.
Dadurch wird verhindert, daß die
Bestrahlungsvorrichtung in die "falsche" Richtung
strahlt, nämlich in die der Walze abgewandte Richtung.
Vielmehr wird nahezu die gesamte Strahlungsenergie in
Richtung auf die Walze abgestrahlt, wodurch ein wirtschaftliches
Arbeiten mit der eingesetzten Energie möglich wird.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzugten
Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung
beschrieben. Darin zeigen:
Fig. 1 einen Walzenstapel mit einer Vorrichtung zum
Steuern der Dicke einer durch einen Walzenspalt
laufenden Materialbahn in Arbeitsstellung,
Fig. 2 einen Walzenstapel mit der Vorrichtung in War
tungsstellung,
Fig. 3 einen Schnitt durch die Vorrichtung,
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung,
Fig. 5 eine perspektivische Ansicht eines Strahlers
und
Fig. 6 eine Vorderansicht eines Strahlers.
Eine Materialbahn 1, beispielsweise eine Papierbahn,
läuft durch mehrere Spalte 3 eines Walzenstapels 2,
beispielsweise eines Kalanders. Walzenstapel 2 dieser
Art dienen im allgemeinen dazu, die Eigenschaften des
durch sie hindurch laufenden Materials zu verändern.
Insbesondere dienen solche Walzenstapel dazu, die Dicke
einer solchen Materialbahn 1 einzustellen. Dabei wird
im allgemeinen angestrebt, die Dicke der Materialbahn
1 quer zur Bewegungsrichtung konstant zu halten. Etwa
auftretende Ungleichmäßigkeiten können dadurch ausgegli
chen werden, daß der Walzenspalt an der Stelle, an der
die Materialbahn zu dick ist, dünner gemacht wird,
während er an den Stellen, an denen die Materialbahn
zu dünn ist, dicker gemacht wird. Dabei genügt es in
der Regel, die Dicke eines einzigen Walzenspaltes 4
einzustellen. Zu diesem Zweck wird eine Walze 5, die
den Walzenspalt 4 begrenzt, durch eine Heizvorrichtung
6 beheizt, wodurch sie sich ausdehnt und den Walzenspalt
verkleinert. Durch eine gezielte Verteilung der Heizener
gie über die Länge der Walze 5 läßt sich die Größe des
Walzenspalts 4 über die Länge der Walze 5 entsprechend
verändern. Wird beispielsweise die Heizvorrichtung so
betrieben, daß sie die Walze 5 nur in ihrer axialen
Mitte aufheizt, so wird der Walzenspalt 4 auch nur in
der axialen Mitte der Walze 5 dünner, bleibt hingegen
an seinen Enden unverändert.
Die Heizvorrichtung 6 ist auf einem Hebelgestänge 10
montiert, das mit Hilfe einer Kolben-Zylinder-Anordnung
8 um einen Drehpunkt 9, der an einer Basis 7 befestigt
ist, verschwenkt werden kann. Auf diese Art und Weise
ist es möglich, die Heizvorrichtung in einer Arbeitsstel
lung zu bringen, wo sie die Heizleistung durch Strahlung
an die Walze 5 abgeben kann. In einer Wartungsstellung
(Fig. 2) ist es hingegen möglich, Wartungs- und Instand
setzungsarbeiten auszuführen, ohne daß der Walzenstapel
2 den Zugang zur Heizvorrichtung 6 behindert.
Die Dicke der den Walzenstapel 2 verlassenden Material
bahn 1 wird durch ein Meßgerät 35 fortlaufend ermittelt.
Das Meßgerät meldet die ermittelten Daten einem Steuer
gerät 36, das die Heizvorrichtung 6 so steuert, daß
die Wärmeverteilung über die axiale Länge der Walze 5
zu einer Vergleichmäßigung der Dicke des Walzenspaltes
4 und damit zu einem Ausgleich der ungleichmäßigen
Dickenverteilung der Materialbahn 1 führt.
Dazu weist die Heizvorrichtung 6 eine Anzahl von gleich
aufgebauten Modulen 26-30 auf. Jedes Modul weist zwei
Strahler 12 auf, die als Zwillingsrohrstrahler ausgebil
det sind. Jeder Zwillingsrohrstrahler weist ein Doppelrohr
31 auf, in dem zwei Wendel 32, 33 so aufgehängt
sind, daß sie, abgesehen von ihrer Befestigung an Fassun
gen 37, 38 keine Berührung mit dem Rohr 31 haben.
Der Strahler 12 ist mit seinen Fassungen 37, 38 in Ge
häusefassungen 13, 14 aufgehängt, die jeweils mit Halte
rungen 15, 16 verbunden sind, die sich wiederum zwischen
zwei Seitenwänden 17 eines Moduls 26-30 erstrecken.
Die Seitenwände 17 bilden Teile eines Gehäuses 18. In
dem Gehäuse 18 ist auf der der Walze gegenüberliegenden
Seite des Strahlers 12 ein Reflektor angeordnet. Der
Reflektor reflektiert die Infrarot-Strahlen des Strahlers
12, die vom Strahler in die falsche Richtung, d.h. in
die der Walze 5 abgewandten Richtung, ausgesandt werden.
Um auch Strahlen reflektieren zu können, die nicht direkt
auf den Reflektor treffen, können die Seitenwände 17
des Gehäuses 18 ebenfalls als Reflektoren ausgebildet
sein.
Die Breite der Module läßt sich im Prinzip auf die Breite
eines Einfachstrahlers verringern. Dadurch wird eine
Auflösung der Walzenspaltdickenregelung in Axialrichtung
bis in die Größenordnung von ca. 20 mm möglich, d.h.
die "Walzenscheiben", deren Durchmesser beeinflußt werden
soll, sind nur noch ca. 20 mm breit. Dadurch kann die
Materialbahn 1 wesentlich gleichmäßiger und somit mit
besserer Qualität gefertigt werden.
Zwischen Walze 5 und Strahler 12 ist eine Schutzscheibe
20 angeordnet, die aus Quarzglas gebildet ist. Quarzglas
hat die Eigenschaft, die Infrarot-Strahlung des Strahlers
12 ohne nennenswerte Verluste durchtreten zu lassen. Es
hat eine relativ hohe Temperaturbeständigkeit, eine
hohe Temperaturwechselbeständigkeit und eine geringe
elektrische Leitfähigkeit. Durch die Schutzscheibe 20,
den Reflektor 19 und die Seitenwände 17 des Gehäuses
18 wird eine Strahlerkammer 21 gebildet. In dieser Strah
lerkammer 21 läßt sich nun eine definierte Temperaturum
gebung schaffen. Durch die Schutzscheibe 20 wird nämlich
nicht nur verhindert, daß Schmutzpartikel, die auf der
Oberfläche der Walze 5 haften und sich möglicherweise
im Bereich des Strahlers 12 lösen, den Strahler ver
schmutzen und sich entzünden. Die Schutzscheibe 20 ver
hindert auch, daß Luftwirbel, die durch die Bewegung
der Walze 5 unvermeidbar entstehen, den Strahler 12
unkontrolliert abkühlen.
Um eine Temperatur in einem definierten Temperaturbereich
in der Strahlerkammer 21 aufrechtzuerhalten, ist eine
Kühlluftzufuhrleitung 11 vorgesehen, die durch ein nicht
dargestelltes Rohrsystem und ein ebenfalls nicht darge
stelltes Gebläse mit Kühlluft beschickt wird. Die durch
den Lufteintritt 11 in das Gehäuse 18 eintretende Luft
wird durch Öffnungen 23 im Reflektor in die Strahlerkam
mer 21 geleitet. Jedes Modul 26-30 hat einen eigenen
Lufteintritt 11, so daß die Temperatur in der Strahler
kammer 21 eines jeden Moduls 26-30 unabhängig von der
Temperatur in den Strahlerkammern anderer Module einge
stellt werden kann. Die Luft, die durch den Lufteintritt
11 in das Gehäuse 18 eintritt, kann durch schlitzförmige
Öffnungen 24, 25 wieder entweichen. Die schlitzförmigen
Öffnungen 24, 25 erstrecken sich parallel zur Achse
der Walze 5 und richten die austretende Luft gegen die
Oberfläche der Walze 5. Dadurch wird ein Teil der Ener
gie, die die Luft bei ihrem Weg durch die Strahlerkammer
21 aufnimmt, nutzbringend zum Aufheizen der Walze 5
verwendet.
Jeder Strahler 12 ist über eine elektrische Zuleitung
22 mit dem Steuergerät 36 verbunden. Das Steuergerät
führt jedem Strahler 12 so viel elektrische Leistung
zu, daß sich die Wendel 32, 33 des Strahlers auf eine
Temperatur zwischen etwa 1000 und 2000°C erhitzen.
Die Strahler 12 senden dann Infrarot-Strahlung einer
Wellenlänge zwischen etwa 1,3 und etwa 2,3 µm aus. Dies
führt zu einer relativ hohen Energiedichte auf der Wal
zenoberfläche, die die Walze relativ schnell aufheizt
und damit auch relativ schnell den Durchmesser der Walze
5 ändert. Wird die elektrische Energie, die über die
elektrische Zuleitung 22 zugeführt wird, abgeschaltet,
so hört der Strahler 12 relativ schnell auf zu heizen.
Die Walze wird abgekühlt, unter anderem durch die Mate
rialbahn 1, und zieht sich zusammen, wodurch der Walzen
spalt 4 an der Stelle, an der der Strahler 12 abgeschal
tet ist, vergrößert wird. Damit ist es relativ schnell
möglich, die Dicke des Walzenspalts zu ändern.
Das Gehäuse 18 ist von einer Isolierschicht 34 (nur
in Fig. 3 gezeigt) umgeben. Die Isolierschicht 34 be
wirkt eine thermische Isolierung des Gehäuses. Auf der
der Walze 5 abgewandten Seite des Gehäuses 18 strahlt
also nur relativ wenig Wärme ab. Dies verhindert, daß
sich die Umgebung auf der der Walze 5 abgewandten Seite
des Gehäuses 18 übermäßig aufheizt und ermöglicht, daß
nahezu die gesamte Energie der Infrarot-Strahler 12
auf die Walze 5 gerichtet wird.
Claims (14)
1. Vorrichtung zum Steuern der Dicke einer durch einen
Walzenspalt laufenden Materialbahn (1), bei der der
Durchmesser mindestens einer der den Walzenspalt
(4) begrenzenden Walzen (5) durch eine mit Infrarot-
Strahlung arbeitende Bestrahlungsvorrichtung
(6) temperaturabhängig veränderbar ist, wobei die
Bestrahlungsvorrichtung eine Vielzahl von entlang
der Walzenlängserstreckung angeordneten einzeln
steuerbaren Strahlungsquellen aufweist, denen Reflektoren
auf der der Walze abgewandten Seite der
Strahlungsquellen zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet,
daß die Bestrahlungsvorrichtung (6) die
Walze (5) an einem Teil ihres Umfangs direkt bestrahlt
und daß zwischen den Strahlungsquellen (12)
und der Walze (5) eine für die Infrarot-Strahlung
der Strahlungsquellen (12) durchlässige Schutzscheibe
(20) angeordnet ist, die eine langwellige
Strahlung von der Walze (5) besser reflektiert als
eine kurzwellige Strahlung der Strahlungsquellen
(12).
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Strahlungsquellen (12) stabförmig ausgebildet
und im wesentlichen parallel zueinander
angeordnet sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Strahlungsquellen (12) im wesentlichen
tangential zum Walzenumfang angeordnet sind.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß das Gehäuse der Bestrahlungsvorrichtung
(6) in seiner Längsrichtung in
Abschnitte (26-30) (Module) mit je mindestens einer
Strahlungsquelle (12) unterteilt ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß eine Kühleinrichtung (11)
vorgesehen ist, die die Bestrahlungsvorrichtung (6)
in einem vorbestimmten Temperaturbereich hält.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die Kühleinrichtung ein Gebläse und Luftleiteinrichtungen
(11) aufweist, die Kühlluft durch
die Bestrahlungsvorrichtung (6) leiten.
7. Vorrichtung nach Anspruch 69, dadurch gekennzeichnet,
daß jedes Modul (26-30) einen eigenen Kühlluftanschluß
(11) aufweist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, da
durch gekennzeichnet, daß der Reflektor (19) Öffnungen
(23) für den Eintritt der Kühlluft in eine
zwischen Reflektor (19) und Schutzscheibe (20) gebildete
Strahlerkammer (21) aufweist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß die Öffnungen (23) im Reflektor (19) in
einem Bereich angeordnet sind, der dadurch definiert
ist, daß man von der Strahlungsquelle (12)
das Lot auf den Reflektor (19) fällt.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Luftaustritt (24, 25) aus der
Strahlerkammer (21) in Richtung auf die Walze (5)
erfolgt.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich
net, daß der Luftaustritt durch mindestens einen
Schlitz (24, 25) erfolgt, der sich parallel zur
Achse der Walze (5) in der Nähe der Walzenoberfläche
erstreckt.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, da
durch gekennzeichnet, daß die Infrarot-Strahlung
kurz- bis mittelwellig ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, da
durch gekennzeichnet, daß jede Strahlungsquelle
(12) mindestens eine abgesehen
von ihrer Befestigung an Fassungen (37, 38) in einem
Rohr (31) berührungsfrei aufgehängte Wendel (32, 33)
aufweist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, da
durch gekennzeichnet, daß die Bestrahlungsvorrich
tung (6) auf der der Walze abgewandten Seite ther
misch isoliert ist.
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