DE19713195A1

DE19713195A1 - Tragbalken

Info

Publication number: DE19713195A1
Application number: DE19713195A
Authority: DE
Inventors: Christoph Link
Original assignee: Voith Sulzer Papiermaschinen GmbH
Current assignee: Voith Sulzer Papiermaschinen GmbH
Priority date: 1997-03-27
Filing date: 1997-03-27
Publication date: 1998-10-01
Also published as: FI980679A0; US6197112B1; FI980679A

Description

Die vorliegenden Erfindung betrifft einen Tragbalken für wenigstens eine langgestreckte Funktionseinheit, insbesondere einer Papier- oder Streichmaschine.

Derartige Tragbalken sind allgemein bekannt und werden üblicherweise im Rahmen von sogenannten Papier- oder Streichmaschine eingesetzt. So zeigt beispielsweise die DE 296 00 016 der Anmelderin einen gattungsgemäßen Tragbalken für ein langgestrecktes Auftragswerk. Das Auftragswerk ruht auf dem Tragbalken und ist für den direkten oder indirekten Auftrag eines flüssigen oder pastösen Streichmediums auf eine laufende Materialbahn, insbesondere aus Papier, Karton oder einem Textilwerkstoff, oder zum Enddosieren eines zuvor auf die Materialbahn aufgetragenen Streichmediums ausgestaltet. Hierbei wird beim sogenannten direkten Auftrag das flüssige oder pastöse Streichmedium direkt auf die Oberfläche der laufenden Materialbahn aufgetragen, die während des Auftrags auf einer umlaufenden Gegenfläche, beispielsweise einem Endlosband oder einer Gegenwalze, gestützt wird. Beim indirekten Auftrag des Mediums wird das flüssige oder pastöse Streichmedium hingegen zunächst auf eine Trägerfläche, z. B. die Oberfläche einer als Auftragwalze ausgestalteten Gegenwalze, aufgebracht, um von dort in einem Walzenspalt, durch den die Materialbahn hindurchläuft, von der Auftragwalze auf die Materialbahn übertragen zu werden.

Ferner ist aus der DE 41 41 133 der Anmelderin ein gattungsgemäßer Tragbalken bekannt, der zusammen mit einer Schaberklinge einen sogenannten Schaber bildet, der ebenfalls zur Verwendung in einer Maschine zur Herstellung oder Verarbeitung von Faserstoffbahnen, z. B. Papierbahnen, vorgesehen ist. Die Schaberklinge wirkt unmittelbar mit der Mantelfläche einer rotierenden Walze zusammen, um die Mantelfläche sauberzuhalten oder um die Papierbahn von der Mantelfläche abzunehmen.

Bei den herkömmlichen Konstruktionen der oben beschriebenen Art ist der Tragbalken als einstückiges Bauteil gefertigt und weist eine langgestreckte Hohlkörperform auf. Gemäß der DE 41 41 133 ist der Tragbalken beispielsweise ein langgestreckter Hohlkörper, der einen im wesentlichen polygonalen Querschnitt aufweist und aus einem Faserverbundwerkstoff hergestellt ist. Anstelle der Fertigung des Tragbalkens aus Faserverbundwerkstoff sind auch Bauweisen üblich, bei denen der Tragbalken aus einem anderen Werkstoffmaterial (z. B. Stahl) besteht und eine runde Querschnittsform bildet.

Problematisch ist bei den bekannten Konstruktionen jedoch, daß der Tragbalken als einstückiges Bauteil gefertigt ist, und daher herstellungsbedingt nur für einen bestimmten Belastungsfall ausgelegt sowie besonderen Einsatzbedingungen angepaßt werden kann. Eine Modifikation bzw. ein Umbau des einstückig gefertigten Tragbalkens zur Anpassung an unterschiedliche Betriebsbedingungen, z. B. an eine breitere oder schmalere Papier- oder Streichmaschine, ist in der Regel nicht realisierbar. Vielmehr muß der Tragbalken stets als Ganzes bearbeitet werden, was große und aufwendige Maschineneinrichtungen voraussetzt und zu einem hohen Herstellungs-und Kostenaufwand führt. Beispielsweise erfordert der Einsatz eines Tragbalkens in einer breiten oder schmalen Papier- oder Streichmaschine eine Dimensionierung des Balkenquerschnittes entsprechend dem in der Maschine vorliegenden Belastungsfall, wozu der Tragbalkenquerschnitt geändert wird. Insbesondere bei der Herstellung von Tragbalken aus Faserverbundwerkstoff muß hierzu aber jeweils ein neues Werkzeug bereitgestellt und eingesetzt werden. Dies erhöht weiterhin den Herstellungs- und Kostenaufwand. Darüber hinaus entstehen besondere Probleme, wenn ein Tragbalken auf seiner Vorder- und Rückseite unterschiedliche Temperaturen annimmt, weil der Prozeß z. B. Strahlungswärme aus einer Richtung entwickelt. Dadurch wird eine Seite stärker erwärmt, dehnt sich aus und verbiegt deshalb den gesamten Balken.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Tragbalken zu schaffen, der auf einfache und effektive Art und Weise an unterschiedliche Einsatzbedingungen und Belastungsfälle anpaßbar ist und/oder sich bei Temperaturunterschieden nicht verbiegt.

Diese Aufgabe wird durch einen erfindungsgemäßen Tragbalken mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Dieser erfindungsgemäße Tragbalken für wenigstens eine langgestreckte Funktionseinheit, insbesondere einer Papier- oder Streichmaschine, umfaßt mehrere bündelartig zusammengefaßte, langgestreckte Profilelemente, die in ihrer Gesamtheit den Tragbalken bilden. Hierbei werden die Profilelemente vorzugsweise derart bündelartig zusammengefaßt, daß sie an ihren jeweiligen äußeren Umfängen entlang ihrer Längserstreckungen punkt-, linien- und/oder flächenartig dicht aneinander anliegen. So ist beispielsweise auch eine Anordnung möglich, bei der die Profilelemente derart zusammengesetzt sind, daß sie in ihrer Gesamtheit wieder einen Tragbalken mit einem Hohlquerschnitt erzeugen.

Unter einer Funktionseinheit ist im Sinne der Erfindung jede beliebige konzeptspezifische Einrichtung zu verstehen, so zum Beispiel Saugkästen, Stoffanlauf-/Auslaufdüsen, Stuhlungen oder Stuhlungsteile, Dosiereinrichtungen, wie etwa ein Freistrahlauftragwerk, Auftragswerke mit einer Auftragskammer, Egalisierungseinrichtungen, Schaberbalken oder Fertigdosiereinrichtungen mit einem oder mehreren Rakelelementen und dergleichen. Die Funktionseinheit ist über geeignete Befestigungsmittel am Tragbalken angebracht, wobei auf die genaue Verbindung von Funktionseinheit und Tragbalken im nachfolgenden noch detaillierter eingegangen wird.

Aufgrund der bündelartig zusammengefaßten Profilelemente ergibt sich gegenüber konventionellen Konstruktionen der große Vorteil, daß nunmehr ein modulartiges Tragbalkenkonzept realisierbar ist, mit dem unter Verwendung einzelner standardisierter und leicht reproduzierbarer Bauteile auf einfache Art und Weise nahezu beliebige Querschnittsformen und -größen für unterschiedliche Tragelementtypen herstellbar sind. Dies gestattet eine hohe Flexibilität hinsichtlich der konstruktiven Ausgestaltung des Tragbalkens, eine leichte und effektive Anpassung der Tragbalken an unterschiedliche Einsatzbedingungen und Belastungsfälle und darüber hinaus infolge des hohen erzielbaren Standardisierungsgrads und der Möglichkeit, auch bei verschiedenen Anforderungen auf einen Vorrat von in großer hänge bzw. Stückzahl gefertigten Standard-Profilelementen zugreifen zu können, eine sehr wirtschaftliche Produktion.

Gemäß einem vorteilhaften Ausgestaltungsmerkmal der Erfindung, umfaßt der Tragbalken mindestens drei bündelartig zusammengefaßte, langgestreckte Profilelemente. Dabei führt insbesondere das Zusammenfassen dreier Profilelemente zur Ausbildung einer stabilen Dreiecksform im Tragbalkenquerschnitt. Grundsätzlich wird durch das erfindungsgemäße bündelartige Zusammenfassen mehrerer Profilelemente zu einem Bauteil eine Aussteifung des gesamten Tragbalkenprofils erzielt und die Durchbiegung des Tragbalkens gegenüber herkömmlichen Konstruktionen weiterhin verringert.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die Profilelemente eine rohrartige Hohlquerschnittsform aufweisen. Hierbei wird durch die Verwendung von Hohlkörper gegenüber Vollkörperelementen eine besonders leichte Tragbalkenkonstruktion erreicht, die auch bei relativ geringen Wanddicken der Profilelemente eine sehr gute Steifigkeit besitzt. Die Verwendung von Vollquerschnittsformen ist bei bestimmten Einsatzbedingungen und Belastungsfällen jedoch ebenso denkbar.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Profilelemente aus gleichen oder unterschiedlichen Werkstoffen hergestellt. Auf diese Art werden Werkstoffe innerhalb eines Bauteils miteinander kombiniert, so daß zum Beispiel, um einer Durchbiegung entgegenzuwirken, besonders belastete Tragbalkenbereiche gezielt mit spezifischen Werkstoffen ausgesteift werden können. Somit wird durch die erfindungsgemäße Lösung eine Verbesserung der Biege- und Torsionssteifigkeit des Tragbalkens erzielt. Derartige Werkstoffkombinationen sind bei den bekannten Technologien in der Regel nicht möglich, da die herkömmlichen Tragbalken der oben beschriebenen Art in der Regel als einstückige Bauteile gefertigt werden und das gesamte Bauteil aus dem gleichen Werkstoff gestaltet ist. Somit ergibt sich gegenüber konventionellen Konstruktionen der Vorteil, daß der Konstrukteur hinsichtlich der Werkstoffauswahl nicht mehr eingeschränkt ist.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die Profilelemente aus mindestens einem Faserverbundwerkstoff hergestellt, da dieses Material ein neutrales Temperatur- und Längenausdehnungsverhalten aufweist. Als Faserverbundwerkstoff hat sich zum Beispiel ein mit Kohlenstoff-Fasern verstärkter Kunststoff (CFK) bewährt. Die Profilelemente sind hierbei vorzugsweise als einstückige Bauteile ausgebildet, wobei an sich bekannte Herstellungsverfahren wie die Wickeltechnik (filament winding) oder die Legetechnik von Prepregbahnen, gegebenenfalls unter der Anwendung von Wärme und Druck, zur Anwendung kommen können. Insbesondere durch eine geeignete Wahl der Hauptfaserorientierung ungefähr parallel zur Längsachse eines Profilelementes und des Faseranteils kann beim Einsatz von Faserverbundwerkstoffen eine Wärmedehnung in Längsrichtung eines Profilelements erzielt werden, die nahe dem Wert Null liegt. Dadurch werden die bei konventionellen Tragbalken auftretenden, aus unterschiedlich erwärmten Tragbalkenbereichen resultierenden, nachteiligen Durchbiegungserscheinungen auf einfache Art und Weise wirkungsvoll minimiert oder sogar vermieden. Ferner weist Faserverbundwerkstoff gegenüber konventionellen Werkstoffen wie Stahl ein geringes Gewicht auf, weshalb weiterhin eine Durchbiegung des langgestreckten Tragbalkens infolge seines Eigengewichtes reduziert wird. Insgesamt entsteht so eine sehr leichte und biegesteife Konstruktion.

Als besonders vorteilhaft hat sich in diesem Zusammenhang herausgestellt, die Profilelemente aus Werkstoffen mit gleichen oder im wesentlichen gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten herzustellen. So kann bei gegebenen thermischen Verhältnissen durch eine geeignete Anordnung der verschiedenen Profilelemente mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten eine Verformung des Tragbalkens quer zur Längserstreckung und insbesondere senkrecht zur Funktionseinheit vermieden werden. Grundsätzlich können die einzelnen Profilelemente jedoch auch aus Werkstoffen mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten gefertigt sein.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Profilelemente direkt oder indirekt miteinander verbunden. Dabei werden benachbarte, aneinanderliegende Profilelemente an ihren einander zugeordneten Berührungsflächen, -linien oder -punkten entlang ihrer Längserstreckung miteinander befestigt. Bei der direkten Verbindungsart sind benachbarte Profilelemente fest, vorzugsweise über eine Haft- oder Schweißverbindung, miteinander verbunden. Diese Variante ist konstruktiv besonders einfach zu realisieren und ergibt eine hohe Gesamtsteifigkeit des Tragbalkens. Der Einsatz von relativ aufwendigen und teuren Durchbiegungsausgleichsystemen ist daher in der Regel überflüssig.

Bei der indirekte Verbindungsart sind die Profilelemente hingegen lösbar, vorzugsweise über eine Schraub-, Schnapp-, oder Klemmverbindung, miteinander verbunden, so daß sie an einander zugeordneten Verbindungsflächen und/oder -linien lediglich aneinander oder sogar in einem Abstand zueinander liegen. Vorteilhafterweise sind die Profilelemente über die indirekte Verbindung in einer zu ihren Längserstreckungen im wesentlichen parallelen Richtung relativ zueinander beweglich aneinander fixiert. Die Relativbeweglichkeit zwischen den Profilelementen kann dabei über eine wenigstens ein Loslager umfassende Festlager-Loslager-Verbindung realisiert werden, über die die Profilelemente aneinander befestigt sind. Des weiteren hat sich in diesem Zusammenhang eine Verbindung der Profilelemente über ein Nuten-Federsystem bewährt. Somit werden auf eine einfache und effektive Weise durch Temperaturdifferenzen innerhalb des Tragbalkens hervorgerufene Verzerrungen oder Verschiebungen zwischen den Profilelementen kompensiert.

Als besonders vorteilhaft hat sich ferner bei einer direkten Verbindungsart der Profilelemente erwiesen, daß die Profilelemente miteinander verklebt sind. Insbesondere bei einer Gestaltung der Profilelemente aus Faserverbundwerkstoff ist diese Variante fertigungstechnisch besonders einfach und kostengünstig zu realisieren.

Nach einer weiteren Ausbildungsvariante sind die Profilelemente über mindestens eine Adaptereinrichtung lösbar miteinander verbunden, so daß sie zum Austausch gegen andere Profilelemente unterschiedlichen Materials, Größe oder Form leicht voneinander trennbar sind. Vorteilhafterweise werden hierzu standardisierte Adaptereinrichtungen verwendet. Auf diese Weise können Modifikationen des Tragbalkens weiter vereinfacht und unterschiedlichste Profilelementtypen miteinander kombiniert werden.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weisen die Profilelemente gleiche und/oder unterschiedliche Querschnittsformen und/oder Querschnittsgrößen auf. Durch die Kombination gleicher und/oder unterschiedlicher Querschnittsformen bzw. Größen der Profilelemente ist das modulartige Tragbalkenkonzept realisierbar, da ein einzelner Tragbalkentyp auch grundsätzlich aus unterschiedlichen Profilelementarten herstellbar ist, so daß er auf einfache und effektive Art und Weise modifiziert und verschiedenen Anforderungen angepaßt werden kann. Dabei hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenigstens ein Profilelement im Zentrum des Tragbalkens vorzusehen und dieses mit einer Vielzahl von Profilelementen zu umgeben. Vorzugsweise weist das Profilelement im Zentrum des Tragbalkens einen größeren Querschnittsdurchmesser als die daran angeordneten Profilelemente auf, so daß eine Ansammlung mehrerer Elemente im Zentrum vermieden wird. Dadurch wird die sogenannte neutrale Faser, die im Zentrum entlang der Längserstreckung des Tragbalkens verläuft und die nicht zur Steifigkeit des Tragbalkens beiträgt, sinnvoll überbrückt.

Als besonders vorteilhaft hat es sich in diesem Zusammenhang erwiesen, daß die Profilelemente eine im wesentlichen runde oder polygonale Querschnittsform aufweisen. Die Querschnittsform der Profilelemente kann dabei aber auch, je nach den baulichen Gegebenheiten, dreieckig oder in anderer geeigneter Weise gewählt werden. Durch die runde bzw. polygonale Formgebung ergibt sich der große Vorteil, daß die Profilelemente besonders torsionssteif gestaltet sind, und somit sehr geringe Verdrehung oder Deformationen in Umfangsrichtung eines Profilelementes sowie auch des gesamten Tragbalkens auftreten. Des weiteren eignet sich diese Querschnittsform bei der Fertigung von Profilelementen aus Faserverbundwerkstoff besonders für den Einsatz von den in der Faserverbundwerkstofftechnik bekannten Herstellungsverfahren wie z. B. der oben erwähnten Wickeltechnik oder der Legetechnik von Prepregbahnen.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfassen die Profilelemente in ihrer Längserstreckung mindestens zwei im wesentlichen axial hintereinanderliegende Einzelsegmente. Dabei liegen die Einzelsegmente vorzugsweise an axialen bzw. stirnseitigen Stoßstellen aneinander und/oder im Abstand zueinander und/oder sind an dieser Stelle fest oder lösbar miteinander verbunden. So können die Einzelsegmente beispielsweise durch Einkleben eines Stopfens oder Innenrohres in die Hohlprofile der Einzelsegmente fest an den entsprechenden Verbindungsstellen miteinander verbunden werden. In diesem Zusammenhang hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Einzelsegmente auf der druckbelasteten Tragbalkenseite lediglich stumpf aneinander zu legen, da sich diese Anordnung besonders einfach realisieren läßt, und auf der zugbelasteten Seite fest aneinander zu fixieren, so daß in den am stärksten belasteten Bereichen der Tragbalkenstruktur eine hohe Steifigkeit erzielt und gewährleistet werden kann. Insgesamt ist es durch diese Anordnung möglich, die Länge der Profilelemente beliebig zu variieren und auf einfache Weise an die Länge der zu tragenden Funktionseinheit anzupassen. Darüber hinaus trägt die Fertigung von kürzeren Bauteilen zu einer Vereinfachung des Herstellungsprozesses sowie der Handhabung bzw. Montage der Profilelemente bei.

Des weiteren hat sich eine besonders vorteilhafte Ausführungsform bewährt, bei der die Einzelsegmente benachbarter Profilelemente in Profilelement-Längserstreckung gegeneinander versetzt angeordnet sind. Dabei können die Einzelsegmente der Profilelemente in Balkenlängsrichtung im Abstand zueinander versetzt oder wiederum an ihren Stoßstellen anliegend beziehungsweise verbunden vorgesehen werden. Auf diese Weise werden die Verbindungsstellen zwischen den Einzelsegmenten der Profilelemente, die bei Belastung Schwachstellen hinsichtlich einer Durchbiegung darstellen, durch parallel verlaufende durchgängige Profilelemente überbrückt und ausgesteift. Somit wird die Steifigkeit des Tragbalkens gesichert und erhöht.

Gemäß einem vorteilhaften Ausgestaltungsmerkmal der Erfindung ragt über die stirnseitigen Enden des Tragbalkens jeweils mindestens ein Profilelement hinaus, das eine Tragbalkenlagerung bildet. Dabei kann die Lagerung des Tragbalkens beispielsweise derart ausgestaltet sein, daß das über die Länge des Tragbalkens hinausragende Profilelement jeweils durch Einsetzen eines Bolzens oder Rohres in das Hohlprofil oder durch Aufschieben eines Rohres auf den Außenumfang des hinaus ragenden Profilelementes ausgesteift und somit eine sichere Lagerung gewährleistet wird. Vorzugsweise werden hierbei Profilelement und Rohr bzw. Bolzen durch Verkleben aneinander befestigt, da diese Verbindungsart sehr einfach und kostengünstig zu realisieren ist. Durch die an den stirnseitigen Enden des Tragbalkens hervorstehenden, versteiften Profilelemente ist es möglich, je nach Anwendungsfall, den Tragbalken entweder an der Stuhlung einer Papier- oder Streichmaschine zu befestigt, in einer geeigneten Lagerstelle schwenkbar zu lagern oder auch translatorisch in einer Lagerstelle zu bewegen.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung umfaßt der Tragbalken wenigstens ein Befestigungselement für die Funktionseinheit. Dabei ist das Befestigungselement vorzugsweise über die Länge des Tragbalkens wiederum in eine Vielzahl von einzelnen Befestigungselementen (z. B. mit einer jeweiligen Länge von max. 200 mm) unterteilt, die vorteilhafterweise voneinander beabstandet sind, so daß zwischen den Elementen eine Wärmeübertragung vermieden wird und störende unterschiedliche Längsausdehnungen des Befestigungselementes infolge Temperatureinflusses minimiert werden können. In diesem Zusammenhang hat es sich auch als besonders günstig erwiesen, das Befestigungselement aus einem Faserverbundwerkstoff zu fertigen, da dieses Material aufgrund seiner oben beschriebenen Eigenschaften sehr geringe Wärmedehnung aufweist und zusätzlich eine thermische Abschirmung der temperaturbelasteten Funktionseinheit vom Tragbalken bewirkt. Dadurch kann die Wärmedehnung des Tragbalkens in Längs- und/oder Querrichtung weiter reduziert werden.

Das Befestigungselement kann der Funktionseinheit sowie dem Tragbalken zugeordnete Verbindungsflächen und/oder Verbindungselemente aufweisen, die aus fertigungstechnischen Erfordernissen gegebenenfalls als separate Bauteile gefertigt und anschließend mit der Funktionseinheit bzw. mit wenigstens einem Profilelement des Tragbalkens verbunden sind. Ferner kann gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung die Funktionseinheit auch direkt an wenigstens einem Profilelement des Tragbalkens angebracht sein. Die Funktionseinheit und das Befestigungselement sind dabei vorzugsweise fest über eine Haft- oder Schweißverbindung, oder aber lösbar über eine Schraubverbindung oder standardisierte Adaptereinrichtung am Tragbalken montiert. Durch die erfindungsgemäße Verbindung zwischen den einzelnen Vorrichtungskomponente ist es möglich, daß der Tragbalken über das Befestigungselement Haltekräfte auf die Funktionseinheit überträgt, wodurch einer Verformung der Funktionseinheit weiterhin entgegengewirkt werden kann.

Außerdem können jeweils die Funktionseinheit, das Befestigungselement und der Tragbalken in einer zu ihren Längserstreckungen im wesentlichen parallelen Richtung relativ zueinander beweglich miteinander verbunden sein.

Diese Ausgestaltungsvariante bietet sich insbesondere in Verbindung mit einer Linearführung an und erlaubt so unterschiedliche Längenausdehnungen zwischen Funktionseinheit, Befestigungselement und Tragbalken, ohne daß die gesamte Tragbalkenstruktur infolge Temperatureinflusses durchgebogen wird. Als Linearführung zwischen Befestigungselement und Funktionseinheit hat sich in diesem Zusammenhang beispielsweise bewährt, daß das Befestigungselement die Funktionseinheit in einer Gleitführung, beispielsweise einer Schlittenführung, abstützt. Außerdem gestattet diese Bauart nicht nur einen leichteren Ausgleich von Fertigungstoleranzen sowie das Justieren der Funktionseinheit in Maschinenbreitenrichtung und in bezug auf den Tragbalken, sondern bei Bedarf auch ein Bewegen der Funktionseinheit im laufenden Betrieb, beispielsweise zum Manipulieren des mit der Funktionseinheit erzeugten Auftrags.

Für bestimmte Anwendungsfälle und Werkstoffkombinationen hat es sich als günstig erwiesen, daß das Befestigungselement und die Profilelemente aus gleichen oder im wesentlichen gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten hergestellt sind. Auf diese Weise kann das Durchbiegungsverhalten dieser beiden Vorrichtungskomponenten weiter positiv beeinflußt werden. Es soll an dieser Stelle jedoch darauf hingewiesen werden, daß aufgrund der weiter oben beschriebenen speziellen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Tragbalkens das Befestigungselement und die Profilelemente grundsätzlich Werkstoffe mit sehr unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen können, ohne daß sich dies negativ auf das Gesamtdurchbiegungsverhalten dieser beiden Komponenten auswirkt. Das hier genannte Beispiel stellt also nur einen Spezialfall dar.

Gemäß einem anderen vorteilhaften Ausgestaltungsmerkmal weist der Tragbalken an zumindest einem Teilabschnitt seines Außenumfangs eine thermische Isolierung oder eine Verkleidung auf. Als thermische Isolierung kann beispielsweise eine Isolationsschicht vorgesehen sein, die den gesamten Tragbalken oder besonders temperaturbelastete Tragbalkenabschnitte bedeckt oder umgibt und eine zusätzliche thermische Abschirmung bewirkt. So verhindert die thermische Abschirmung eine Wärmeübertragung von der Funktionseinheit zum Tragbalken und damit eine durch unterschiedlich temperierte Tragbalkenbereiche bedingte Verformung des Tragbalkens selbst. Des weiteren kann der Tragbalken auch eine Verkleidung aufweisen, die zum Beispiel als Abdeckung gegen Umwelteinflüsse dient, um den Tragbalken z. B. gegen Schmutz oder Flüssigkeiten zu schützen und ein Eindringen von Verunreinigungen in das Balkeninnere bzw. zwischen die einzelnen Profilelemente zu verhindern. In diesem Zusammenhang können die von parallel aneinanderliegenden Profilelementen gebildeten Zwischenräume auch ausgeschäumt und auf diese Art und Weise nach außen abgedichtet sein.

Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, daß wenigstens ein Profilelement mindestens zwei ineinandergesetzte Teilprofile umfaßt, so daß eine zusätzliche Aussteifung des Profilelementes erzielt wird. Dabei können die ineinandergesetzten Teilprofile jeweils in gleichen und/oder unterschiedlichen Querschnittsformen ausgebildet sein. So kann beispielsweise ein Teilprofil mit dreieckigem Querschnittsprofil in ein Teilprofil mit rundem Querschnittsprofil geschoben werden, so daß das eingesetzte Teilprofil punkt- oder linienartig an der inneren Umfangsfläche des äußeren Teilprofils anliegt. An den punkt- oder linienartigen Berührungsstellen werden die Teilprofile entweder direkt miteinander verbunden, beispielsweise aneinandergeklebt bzw. verschweißt, oder indirekt, zum Beispiel über Stege, aneinander fixiert. Auch ist es möglich, Teilprofile mit gleichen Querschnittsformen derart ineinanderzusetzen, daß ein Hohlraum zwischen dem inneren und äußeren Teilprofil entsteht. Hierbei kann ferner durch Einfüllen eines leichten Verbindungsmaterials (z. B. eines Schaumstoffs oder dergleichen) in den so gebildeten Zwischenraum eine Verbindung zwischen den ineinandergesetzten Teilprofilen hergestellt werden. Somit läßt sich die Steifigkeit eines Profilelementes erhöhen und dessen Biegeeigenschaften gezielt manipulieren.

Ergänzend soll noch erwähnt werden, daß durch die von parallel aneinanderliegenden Profilelementen gebildeten Zwischenräume eine Temperierflüssigkeit geleitet werden kann, so daß ein Temperaturausgleich über die gesamten Tragbalkenstruktur zwischen den unterschiedlich wärmebelastete Tragbalkenbereiche erreicht und eine dadurch bedingte Balkendurchbiegung ausgeglichen wird. Dabei wird die durchfließende Flüssigkeit in den einzelnen Zwischenräumen so in ihrer Temperatur variiert, daß sie auf thermische Weise den Durchbiegungsausgleich bewirkt.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung mit zusätzlichen Ausgestaltungsdetails und weiteren Vorteilen sind nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben und erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Querschnittsansicht des erfindungsgemäßen Tragbalkens gemäß einer ersten Ausführungsform;

Fig. 2 eine schematische Querschnittsansicht des erfindungsgemäßen Tragbalkens gemäß einer zweiten Ausführungsform;

Fig. 3 eine schematische Längsschnittansicht des erfindungsgemäßen Tragbalkens gemäß einer dritten Ausführungsform;

Fig. 4 eine schematische Querschnittsansicht des erfindungsgemäßen Tragbalkens gemäß einer vierten Ausführungsform;

Fig. 5 eine schematische Querschnittsansicht eines Profilelementes des erfindungsgemäßen Tragbalkens gemäß einer fünften Ausführungsform.

In der nachfolgenden Beschreibung und in den Figuren werden zur Vermeidung von Wiederholungen gleiche Bauteile und Komponenten auch mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet, sofern keine weitere Differenzierung erforderlich ist.

Die Fig. 1 zeigt eine von einem erfindungsgemäßen Tragbalken 1 getragene Funktionseinheit 2 in Form einer Dosiereinrichtung mit einer Klinge 8, die an der äußeren Mantelfläche einer Walze 3 anliegt. Die Drehrichtung der Walze 3 ist in der Zeichnung durch einen Pfeil P angedeutet.

Wie in der Fig. 1 zu erkennen ist, umfaßt der Tragbalken 1 eine Vielzahl von bündelartig zusammengefaßten langgestreckten, dünnwandigen, rohrartigen, gleichartigen Profilelementen 4. Die Profilelemente 4 weisen im vorliegenden Fall jeweils eine runde Hohlquerschnittsform 15 auf und sind aus Faserverbundwerkstoff 5 hergestellt. Wie der Figur weiterhin zu entnehmen ist, liegen die einander benachbarten Profilelemente 4 entlang ihrer Längserstreckung an Berührungslinien 6 aneinander an und sind direkt miteinander verbunden, d. h. im vorliegenden Fall miteinander verklebt.

Der aus den Profilelementen 4 gebildete Tragbalken 1 besitzt eine im wesentlichen dreieckige Querschnittsform. Bei dem in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiel haben alle drei Längsseiten des dreieckigen Tragbalkens 1 die gleiche Breite A. Aus dieser Querschnittsform des Tragbalkens 1 resultiert eine besonders biege- und torsionssteife Tragbalkenkonstruktion. Jedoch kann hiervon bei Bedarf abgewichen werden, und die Querschnittsform des Tragbalkens 1 kann selbstverständlich auch von der Fig. 1 abweichende Formen besitzen, so etwa runde, ovale, viereckige oder andere polygonale Formen sowie Mischformen daraus.

Auf der oberen Längsseite des Tragbalkens 1, das heißt der der Walze 3 zugewandten Längsseite, ist ein Befestigungselement 7 für die Funktionseinheit 2 angebracht. Dabei ist das Befestigungselement 7 gemäß der Fig. 1 auf die obere Längsseite des Tragbalkens aufgelegt und am jeweiligen Umfang der Profilelemente 4 angeklebt. Das Befestigungselement 7, welches die Funktionseinheit 2 trägt und in einer Gleitführung 9 führt, ist im vorliegenden Fall aus einem Material mit einem gegenüber der Funktionseinheit 2 unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten gefertigt. Weiterhin ist die Funktionseinheit 2 in der Gleitführung 9, die im vorliegenden Beispiel als Schlittenführung ausgestaltet ist, axial zur Längserstreckung des Tragbalkens 1 beweglich.

Fig. 2 zeigt eine schematische Querschnittsansicht des erfindungsgemäßen Tragbalkens gemäß einer zweiten Ausführungsform. In dieser Zeichnung verläuft, wie durch den Pfeil P angedeutet, die Drehrichtung der Walze 3 entgegen der Drehrichtung nach Fig. 1, wodurch die Klinge 8 der Funktionseinheit 2 als Schaber arbeitet.

Wie in der Fig. 2 zu erkennen ist, umfaßt der Tragbalken 1 wiederum eine Vielzahl von bündelartig zusammengefaßten, langgestreckten, hier jedoch verschiedenartigen Profilelementen 4. Dabei weisen die Profilelemente 4 sowohl Vollquerschnittsformen 14 als auch Hohlquerschnittsformen 15 auf. Wie der Fig. 2 weiterhin zu entnehmen ist, zeigen die Profilelemente 4 auch unterschiedliche Querschnittsgrößen. So ist an der oberen Längsseite des Tragbalkens 1, das heißt der der Walze 3 zugewandten Längsseite, eine Vielzahl von Profilelementen 4 mit kleineren Durchmessern angebracht, während sich im Zentrum des Tragbalkens 1 ein Profilelement 4 mit größerem Querschnitt befindet. Insgesamt ergibt sich somit eine Konstruktion, bei der ein Profilelement 4 mit größerem Durchmesser im Zentrum des Tragbalkens 1 liegt und dieses mit einer Vielzahl von Profilelementen 4 mit kleineren Durchmessern umgeben ist. Die Profilelemente 4 mit kleinerem Durchmesser sind teilweise übereinander und mehrlagig angeordnet. Dies ist, wie in der Zeichnung skizziert, an der Balkenunterseite der Fall, da hier eine höher belastete Tragbalkenzone vorliegt und die Balkenstruktur so durch die übereinanderliegenden Profilelemente 4 weiter ausgesteift wird.

Weiterhin zeigt Fig. 2, analog zu der Darstellungsweise in Fig. 1, ein Befestigungselement 7 für die Funktionseinheit 2, das auf der oberen Längsseite des Tragbalkens 1 angeordnet und an dem jeweiligen Umfang der Profilelemente 4 angeschraubt ist. Die Führung der Funktionseinheit 2 im Befestigungselement 7 erfolgt entsprechend der Variante in Fig. 1.

In Fig. 3 wird eine schematische Längsschnittansicht des erfindungsgemäßen Tragbalkens gemäß einer dritten Ausführungsform dargestellt. Dabei ist zu erkennen, daß die Profilelemente 4 entlang ihrer Längserstreckung aus mehreren Einzelsegmenten 10 zusammengesetzt sind und in einer durch den Pfeil F angedeuteten Richtung belastet werden. Die Einzelsegmente 10 liegen auf der druckbelasteten, oberen Tragbalkenseite an Stoßstellen 11 lediglich stumpf aneinander, während sie auf der zugbelasteten, unteren Seite über in hohle Querschnittsprofile 15 eingeklebte Bolzen 13 an ihren Stoßstellen 11 fest miteinander verbunden sind.

Des weiteren ist Fig. 3 zu entnehmen, daß der Tragbalken 1 an seinen stirnseitigen Enden jeweils über ein über die Länge des Tragbalkens 1 hervorstehendes Profilelement 4 verfügt, das zusammen mit einem externen Lagerelement eine Tragbalkenlagerung 12 bildet, in der der Tragbalken 1 translatorisch beweglich ist. Dazu ist in die als Hohlprofile 15 ausgebildeten Profilelemente 4 an den beiden stirnseitigen Enden des Tragbalkens 1 jeweils ein Bolzen 13 zur Aussteifung der Profilelemente eingesetzt, so daß eine für das zu tragende Gewicht des Tragbalkens 1 einschließlich zugeordneter Funktionseinheit 2 ausreichend dimensionierte Halterung bereit steht.

Auf der oberen Längsseite des Tragbalkens 1 ist die Funktionseinheit 2 angeordnet und über eine Vielzahl von in Längsrichtung nebeneinander und voneinander beabstandeten Befestigungselementen 7, die eventuell durch Temperaturdifferenzen hervorgerufene Verschiebungen bzw. Verzerrungen zwischen der Funktionseinheit 2 und dem Tragbalken 1 durch ausgleichende Bewegungen in Balkenlängs- und/oder Balkenquerrichtung kompensieren, mit dem Tragbalken 1 verbunden.

Fig. 4 zeigt eine vierte Ausführungsform eines Tragbalkens 1, der analog zu Fig. 1 aus einer Vielzahl von bündelartig zusammengefaßten langgestreckten, dünnwandigen, rohrartigen, gleichartigen Profilelementen 4 zusammengesetzt ist und eine im wesentlichen dreieckige Querschnittsform besitzt. Der Tragbalken 1 ist an seinem Außenumfang vollständig mit einer Verkleidung 18 umgeben, die direkt an dem Tragbalken 1 bzw. den Profilelementen 4 anliegt.

In Fig. 5 ist ein besonderes Profilelement 4 eines Tragbalkens 1 gemäß einer fünften Ausführungsform dargestellt. Im vorliegenden Fall ist das Profilelement 4 aus zwei ineinandergeschobenen Teilprofilen 16, 17 aufgebaut, die jeweils unterschiedliche Hohlquerschnittsformen aufweisen. Das innere Teilprofil 16, das eine dreieckige Hohlquerschnittsform besitzt, liegt hierbei an den Berührungslinien 6 entlang seiner Längserstreckung am Innenumfang des äußeren Teilprofils 17 an, das eine runde Hohlquerschnittsform aufweist. Das innere 16 und das äußere Teilprofil 17 sind dabei an den Berührungslinien 6 über Stege 19 miteinander verbunden.

Die Erfindung ist nicht auf die obigen Ausführungsbeispiele, die lediglich der allgemeinen Erläuterung des Grundgedankens der Erfindung dienen, beschränkt. Im Rahmen des Schutzumfangs kann der erfindungsgemäße Tragbalken vielmehr auch andere als die oben beschriebenen Ausgestaltungsformen annehmen. Der Tragbalken kann hierbei insbesondere Merkmale aufweisen, die eine Kombination aus den jeweiligen Einzelmerkmalen der Ansprüche darstellen. Darüber hinaus können die den Tragbalken bildenden Profilelemente andere, vorzugsweise der jeweiligen Geometrie der Funktionseinheit und des Tragbalkens angepaßte Gestaltungen aufweisen. Insbesondere können auch andere Werkstoffe als Faserverbundwerkstoff für die Profilelemente eingesetzt werden. Ferner kann der Tragbalken vorteilhafterweise mit an sich bekannten Durchbiegungsausgleichvorrichtung ausgestattet werden. Bei einer Durchbiegungsausgleichvorrichtung kann es sich um eine auf einem thermischen, pneumatischen, hydraulischen, magnetischen, induktiven oder mechanischen Ausgleichsprinzip beruhende Konstruktion handeln.

Bezugszeichenliste

Es bezeichnen:

1 Tragbalken
2 Funktionseinheit
3 Walze
4 Profilelemente
5 Faserverbundwerkstoff
6 Berührungslinie
7 Befestigungselemente
8 Klinge
9 Gleitführung
10 Einzelsegmente
11 Stoßstellen der 10
12 Tragbalkenlagerung
13 Bolzen
14 Vollquerschnittsform
15 Hohlquerschnittsform
16 Inneres Teilprofil
17 Äußeres Teilprofil
18 Verkleidung
19 Stege
P Drehrichtung der Walze 3
A Breite einer Tragbalkenlängsseite
F Belastungsrichtung

Claims

1. Tragbalken (1) für wenigstens eine langgestreckte Funktionseinheit (2), insbesondere einer Papier- oder Streichmaschine, umfassend mehrere bündelartig zusammengefaßte, langgestreckte Profilelemente (4), die in ihrer Gesamtheit den Tragbalken (1) bilden.

2. Tragbalken für Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragbalken (1) mindestens drei bündelartig zusammengefaßte, langgestreckte Profilelemente (4) umfaßt.

3. Tragbalken nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Profilelemente (4) eine Hohlquerschnittsform (15) aufweisen.

4. Tragbalken nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Profilelemente (4) aus gleichen oder unterschiedlichen Werkstoffen hergestellt sind.

5. Tragbalken nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Profilelemente (4) aus mindestens einem Faserverbundwerkstoff (5) hergestellt sind.

6. Tragbalken nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Profilelemente (4) aus Werkstoffen mit gleichen oder im wesentlichen gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten hergestellt sind.

7. Tragbalken nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Profilelemente (4) direkt oder indirekt miteinander verbunden sind.

8. Tragbalken nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Profilelemente (4) miteinander verklebt sind.

9. Tragbalken nach der Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Profilelemente (4) über mindestens eine Adaptereinrichtung lösbar miteinander verbunden sind.

10. Tragbalken nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Profilelemente (4) gleiche und/oder unterschiedliche Querschnittsformen und/oder Querschnittsgrößen aufweisen.

11. Tragbalken nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Profilelemente (4) im wesentlichen eine runde und/oder polygonale Querschnittsform aufweisen.

12. Tragbalken nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Profilelemente (4) in ihrer Längserstreckung mindestens zwei im wesentlichen axial hintereinanderliegende Einzelsegmente (10) umfassen.

13. Tragbalken nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelsegmente (10) benachbarter Profilelemente (4) in Profilelement-Längserstreckung gegeneinander versetzt angeordnet sind.

14. Tragbalken nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß über dessen stirnseitigen Enden jeweils mindestens ein Profilelement (4) hinausragt, das eine Tragbalkenlagerung (12) bildet.

15. Tragbalken nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragbalken (1) wenigstens ein Befestigungselement (7) für die Funktionseinheit (2) umfaßt.

16. Tragbalken nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragbalken (1) an zumindest einem Teilabschnitt seines Außenumfangs eine thermische Isolierung oder eine Verkleidung (17) aufweist.

17. Tragbalken nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Profilelement (4) mindestens zwei ineinandergesetzte Teilprofile (16) umfaßt.