DE19713195A1 - Tragbalken - Google Patents
TragbalkenInfo
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- E04C3/28—Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces of materials not covered by groups E04C3/04 - E04C3/20
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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.
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
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 (17)
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.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19713195A DE19713195A1 (de) | 1997-03-27 | 1997-03-27 | Tragbalken |
US09/047,747 US6197112B1 (en) | 1997-03-27 | 1998-03-24 | Support beam in a paper machine |
FI980679A FI980679A (fi) | 1997-03-27 | 1998-03-26 | Kannatinpalkki |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19713195A DE19713195A1 (de) | 1997-03-27 | 1997-03-27 | Tragbalken |
Publications (1)
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---|---|
DE19713195A1 true DE19713195A1 (de) | 1998-10-01 |
Family
ID=7824980
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19713195A Withdrawn DE19713195A1 (de) | 1997-03-27 | 1997-03-27 | Tragbalken |
Country Status (3)
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