EP0412305B1

EP0412305B1 - Vorrichtung zum Steuern der Dicke einer durch einen Walzenspalt laufenden Materialbahn

Info

Publication number: EP0412305B1
Application number: EP90113216A
Authority: EP
Inventors: Stefan H. Winheim
Original assignee: VIB Apparatebau GmbH
Current assignee: VIB Apparatebau GmbH
Priority date: 1989-08-07
Filing date: 1990-07-11
Publication date: 1994-09-21
Anticipated expiration: 2010-07-11
Also published as: EP0412305A3; DE3926028A1; EP0412305A2; DE3926028C2

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, die eine Vielzahl von Strahlern aufweist, temperaturabhängig veränderbar ist.
US-A-4 658 716 offenbart eine derartige Vorrichtung. Die Bestrahlungsvorrichtung strahlt allerdings nicht direkt auf die Walze, sondern auf die Materialbahn, um eine bessere Absorption der Strahlungswärme zu erreichen. In diesem Dokument werden ältere Vorrichtungen erwähnt, die Infrarotstrahlung direkt gegen die Oberfläche von Scheiben einer rotierenden Kalanderwalze richten, um den lokalen Durchmesser der Walze zu steuern. Dieses Heizverfahren wird jedoch als unzureichend erachtet.
TAPPI Journal, Bd. 70, Nr. 7, Juli 1987, Seiten 81 bis 85, C. Eric Kan "A new caliper control actuator - evaluation process and practical results" beschreibt die Steuerung des Walzendurchmessers mit Hilfe von temperierter Luft, die auf die Walzenoberfläche geblasen wird. Hierzu erstreckt sich parallel zur Walze eine Steuerungsvorrichtung, die eine Luftkammer aufweist, die eine der Walzenoberfläche angepaßte Außenseite hat, die die Walze über einen vorbestimmten Winkel umgreift. Zwischen Walze und Vorrichtung ist demnach ein Spalt gebildet. Die gewölbte Oberfläche der Kammer weist eine Vielzahl von Luftaustrittsöffnungen auf. In der Nachbarschaft dieser Luftaustrittsöffnungen sind im Innern der Kammer Heizelemente angeordnet, die an- und abgeschaltet werden können und so die ausströmende Luft abschnittsweise erwärmen können.
Bei einer ähnlichen Vorrichtung dieser Art (DE-A-35 28 365) 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 Wärmeübertragung 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 bereit stellt, 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 zwischen der Erregervorrichtung und der Walzenoberfläche möglichst klein bleibt. Die Form des Polschuhs der Erregervorrichtung 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.
EP-A-134 090 beschreibt eine Heizvorrichtung mit mehreren Infrarot-Strahlern, die auf einer Seite eines Feldes aus Glaskeramik angeordnet sind, das die Oberfläche eines Kochherdes bildet.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum Steuern der Dicke einer durch einen Walzenspalt laufenden Materialbahn anzugeben, die universeller einsetzbar ist.
Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Bestrahlungsvorrichtung die Walze an einem Teil ihres Umfangs bestrahlt und daß zwischen den Strahlern und der Walze eine für die Infrarot-Strahlung der Strahler durchlässige Schutzscheibe angeordnet ist, die eine langwellige Strahlung von der Walze besser reflektiert als eine kurzwellige Strahlung der Strahler. Die Infrarot-Strahlung beginnt im elektromagnetischem 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 zwischen etwa 0,8 und 10 µm. Dabei unterscheidet man kurzwellige 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 Infrarotstrahlen aus. Je höher die Temperaturdifferenz ist, desto stärker ist die Wärmeübertragung mit Hilfe der Infrarotstrahlen. Die vorliegende Erfindung benötigt also weder Konvektionswärme noch Kontaktwärme. Die Wärmeübertragung erfolgt lediglich durch Strahlung. Die Schutzscheibe 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 charakteristische 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.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Strahler im wesentlichen parallel zueinander angeordnet. Durch die Anordnung der Strahler, 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.
Mit Vorteil sind die Strahler stabförmig ausgebildet. 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.
Wenn die Strahler im wesentlichen 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 weist die Bestrahlungsvorrichtung Module auf, wobei jedes Modul mindestens einen Strahler aufweist. Vorzugsweise weist jedes Modul zwei Strahler 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.
Mit Vorteil weist jedes Modul auf der der Walze abgewandten Seite der Strahler einen Reflektor auf. 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.
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 vermieden. 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 Tempertaur 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 auf die Scheibe erzeugt.
Dabei ist besonders bevorzugt, daß die Öffnungen im Reflektor in einem Bereich angeordnet sind, der von einer Ebene senkrecht zum Reflektor geschnitten wird, in der auch der Strahler liegt. Mit anderen Worten befinden sich die Öffnungen in einem Bereich, der dadurch definiert ist, daß man vom Strahler das Lot auf den Reflektor fällt. 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 Anordnung der Öffnungen läßt sich also die Kühlluft einleiten, ohne daß die Reflektion stark vermindert wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt der Luftaustritt 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 vorteilhaft, 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 Wellenlänge der Strahlung hängt im wesentlichen von der Temperatur des Strahlers ab. Dabei werden Strahlertemperaturen von 1.000 bis 2.000° C bevorzugt, was einem Wellenlängenbereich von etwa 1,3 bis etwa 2,3 µm entspricht. Kurzwelligere Strahler haben außerdem ein besseres Regelverhalten. Kurzwellige Strahler lassen sich nämlich ähnlich einer Glühlampe zu- bzw. wegschalten. Die Temperaturregelung 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 jeder Strahler mindestens einen frei aufgehängten Wendel auf, d.h. einen Wendel, der so aufgehängt ist, daß er abgesehen von seiner Befestigung an Fassungen keine Berührung mit dem Kolben hat. 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 Wartungsstellung,
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 ausgeglichen 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 Heizenergie 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 Arbeitsstellung 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 Instandsetzungsarbeiten auszuführen, ohne daß der Walzenstapel 2 den Zugang zur Heizvorrichtung 6 behindert.
Die Dicke der den Walzenstapel 2 verlassenden Materialbahn 1 wird durch ein Meßgerät 35 fortlaufend ermittelt. Das Meßgerät meldet die ermittelten Daten einem Steuergerät 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 ausgebildet sind. Jeder Zwillingsrohrstrahler weist einen Doppelkolben 31 auf, in dem zwei Wendel 32, 33 so aufgehängt sind, daß sie, abgesehen von ihrer Befestigung an Fassungen 37, 38 keine Berührung mit dem Kolben 31 haben. Der Strahler 12 ist mit seinen Fassungen 37, 38 in Gehäusefassungen 13, 14 aufgehängt, die jeweils mit Halterungen 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 eine 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 nennswerte 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 Strahlerkammer 21 läßt sich nun eine definierte Temperaturumgebung 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 verschmutzen und sich entzünden. Die Schutzscheibe 20 verhindert 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 dargestelltes Gebläse mit Kühlluft beschickt wird. Die durch den Lufteintritt 11 in das Gehäuse 18 eintretende Luft wird durch Öffnungen 23 im Reflektor in die Strahlerkammer 21 geleitet. Jedes Modul 26-30 hat einen eigenen Lufteintritt 11, so daß die Temperatur in der Strahlerkammer 21 eines jeden Moduls 26-30 unabhängig von der Temperatur in den Strahlerkammern anderer Module eingestellt 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 Energie, 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 1.000 und 2.000° 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 Walzenoberfläche, 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 Materialbahn 1, und zieht sich zusammen, wodurch der Walzenspalt 4 an der Stelle, an der der Strahler 12 abgeschaltet 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 bewirkt 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

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), die eine Vielzahl von Strahlern (12) aufweist, temperaturabhängig veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestrahlungsvorrichtung (6) die Walze (5) an einem Teil ihres Umfangs bestrahlt und daß zwischen den Strahlern (12) und der Walze (5) eine für die Infrarot-Strahlung der Strahler (12) durchlässige Schutzscheibe (20) angeordnet ist, die eine langwellige Strahlung von der Walze (5) besser reflektiert als eine kurzwellige Strahlung der Strahler (12).
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahler (12) im wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahler (12) stabförmig ausgebildet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahler (12) im wesentlichen parallel zu einer Senkrechten zur Walzenachse angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestrahlungsvorrichtung (6) Module aufweist, wobei jedes Modul (26-30) mindestens einen Strahler (12) aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Modul (26-30) auf der der Walze (5) abgewandten Seite der Strahler (12) einen Reflektor (19) aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kühleinrichtung (11) vorgesehen ist, die die Bestrahlungsvorrichtung (6) in einem vorbestimmten Temperaturbereich hält.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühleinrichtung ein Gebläse und Luftleiteinrichtungen (11) aufweist, die Kühlluft durch die Bestrahlungsvorrichtung (6) leiten.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Modul (26-30) einen eigenen Kühlluftanschluß (11) aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor (19) Öffnungen (23) für den Eintritt der Kühlluft in eine zwischen Reflektor (19) und Schutzscheibe (20) gebildete Strahlerkammer (21) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (23) im Reflektor (19) in einem Bereich angeordnet sind, der von einer Ebene senkrecht zum Reflektor geschnitten wird, in der auch der Strahler (12) liegt.
Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftaustritt (24, 25) aus der Strahlerkammer (21) in Richtung auf die Walze (5) erfolgt.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftaustritt durch mindestens einen Schlitz (24, 25) erfolgt, der sich parallel zur Achse der Walze (5) in der Nähe der Walzenoberfläche erstreckt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Infrarot-Strahlung kurz- bis mittelwellig ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Strahler (12) einen Kolben (31) aufweist, in dem mindestens ein Wendel (32, 33) so aufgehängt ist, daß er abgesehen von einer Befestigung an Fassungen (37, 38) keine Berührung mit dem Kolben (31) hat.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestrahlungsvorrichtung (6) auf der der Walze abgewandten Seite thermisch isoliert ist.