Die Erfindung betrifft ein Tragelement für Funktionseinheiten zur Behandlung einer laufenden Papier-, Karton- oder anderen Faserstoffbahn innerhalb einer Maschine zur Herstellung und/oder Veredelung der Faserstoffbahn, wobei das Tragelement innen hohl ausgebildet ist.

Aus dem Stand der Technik sind Tragelemente bekannt, die beispielsweise aus einem kohlefaserverstärkten Kunststoff hergestellt werden. Diese Tragelemente werden aus langen Fasern als massive Wickel- oder Gelegekörper hergestellt. Solche Tragelemente werden beispielsweise in der DE 41 41 133 C1 und der EP 1 211 053 A2 beschrieben. Die genannte DE-C1 beschreibt dabei ein Tragelement als Hohlkörper, der eine Schaberklinge trägt, die mit der Mantelfläche einer Walze oder eines Trockenzylinders in einer Maschine zur Herstellung oder Verarbeitung einer Faserstoffbahn zusammenwirkt, wogegen in der EP-A2 Tragelemente für eine Streichmaschine offenbart sind. Nachteilig bei diesen gewickelten und massiven Tragelementen ist jedoch, dass sie eine große Menge an Fasern benötigen, um die gewünschten Bauteileigenschaften, insbesondere die Festigkeitswerte zu erreichen. Die Fasern sind jedoch sehr teuer und das Herstellungsverfahren für ein solches Tragelement aufwändig.

Die Erfindung hat die Aufgabe ein Tragelement der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass die Verwendung von Fasern zukünftig reduziert werden kann.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe mit einem Tragelement der eingangs genannten Art, bei dem erfindungsgemäß eine Außenhülle mit mindestens zwei aufeinander liegenden Lagen vorgesehen ist. Somit kann das erfindungsgemäße Tragelement in einer Sandwichbauweise hergestellt werden. Die Sandwichbauweise ermöglicht eine Vielzahl von Konstruktionen, um die Außenhülle des Tragelements möglichst leicht und trotzdem stabil zu gestalten. Durch die Sandwichbauweise können also weniger Fasern als bisher verwendet oder sogar ganz darauf verzichtet werden. Dies reduziert die Herstellungskosten des Tragelements und auch das Bauteilgewicht, da das Tragelement jetzt nicht mehr massiv ausgeführt werden muss.

Durch die Sandwichbauweise können Lagen verschiedener Konstruktion miteinander kombiniert werden. So kann die Außenhülle eine Außenlage, eine Mittellage und eine Innenlage aufweisen. Dadurch können bei möglichst geringem Bauteilgewicht hohe Festigkeitswerte erreicht werden.

Um bei möglichst geringem Bauteilgewicht noch höhere Festigkeitswerte zu erreichen, kann die Mittellage mehrere Schichten aufweisen. Grundsätzlich ist es natürlich auch möglich die Außenlage und die Innenlage ebenfalls mit mehreren Schichten zu versehen.

Besonders gute Festigkeitswerte bei geringem Bauteilgewicht werden erzielt, wenn die Mittellage aneinander anliegende Waben aufweist. Vorteilhafterweise können diese Waben einen viereckigen oder einen sechseckigen Querschnitt aufweisen. Es sind jedoch auch runde oder andere mehreckige Querschnitte möglich.

In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Mittellage eine Wellenform aufweisen. Dadurch erhält das Tragelement eine hohe Steifigkeit und Festigkeit bei möglichst geringem Materialeinsatz. Für diese Konstruktion eignen sich besonders gut zum Aufbau der Mittellage Papierwerkstoffe, Leichtmetalle, Kunststoffe oder dergleichen.

In einer weiteren Ausführungsform kann die Mittellage Flächen aufweisen, die mit ihren Enden zickzackförmig aneinander angeordnet sind. Durch diese Konstruktion wird eine noch höhere Steifigkeit und Festigkeit bei ebenfalls geringem Materialeinsatz verwirklicht. Für diese Konstruktion eignen sich besonders gut zum Aufbau der Mittellage Verbundwerkstoffe, Leichtmetalle, Kunststoffe oder dergleichen.

Außerdem ist eine Ausführungsform möglich, bei der die Mittellage mehrere nebeneinander angeordnete Doppel-T-Profile aufweist. Hierbei übernehmen die Doppel-T-Profile eine stützende und tragende Funktion für die Mittellage. Für diese Konstruktion der Mittellage eignen sich als Werkstoffe ebenfalls besonders gut Verbundwerkstoffe, Leichtmetalle, Kunststoffe oder dergleichen.

In einer weiteren alternativen Ausführungsform kann die Mittellage jedoch auch ein homogenes Material aufweisen. Dies ist besonders dann vorteilhaft, wenn die Anforderungen an das Bauteilgewicht, an die Steifigkeit und an die Festigkeit etwas geringer sind.

Um die mechanischen Eigenschaften des Tragelements weiter zu verbessern, kann mindestens eine seiner Lagen und/oder mindestens eine der Schichten der Mittellage, insbesondere die Innenlage und/oder die Außenlage aus einem kohlefaserverstärkten Kunststoff gefertigt sein. Grundsätzlich können jedoch für die Innenlage und/oder die Außenlage auch unverstärkte Kunststoffe ausgewählt werden.

Wenn die Innenlage und/oder die Außenlage einen faserverstärkten Kunststoff aufweist, kann die Faser eine gewickelte Faser sein.

Alternativ oder zusätzlich kann die Innenlage aus einem Stahl oder aus einem Leichtmetall gefertigt werden, um ein geringes Bauteilgewicht mit guten mechanischen Eigenschaften zu kombinieren.

Da die Innenlage bei einer Biegebeanspruchung des Tragelements geringer gedehnt wird als die äußeren Lagen, kann sie einen relativ geringen E-Modul aufweisen. Der E-Modul kann beispielsweise 80 GPa betragen. Er sollte jedoch in Längsrichtung des - A -

Tragelements mindestens 50 GPa betragen, damit das Tragelement eine ausreichende Steifigkeit hat.

Da das Tragelement in seiner bisherigen gewickelten Ausführungsform einen sehr niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufgewiesen hat, sollten die Innenlage und/oder die Außenlage einen Wärmeausdehnungskoeffizienten, vorzugsweise in Längsrichtung des Tragelements, von höchstens 2*106 m/K aufweisen. Dies kann durch entsprechende Sandwichkonstruktionen und durch eine geeignete Werkstoffauswahl realisiert werden.

Außerdem ist es möglich, dass mindestens eine der Lagen und/oder mindestens eine der Schichten der Mittellage, insbesondere die Mittellage, aus einem harzgetränkten Papier gefertigt sind. Dadurch realisiert man gute Festigkeitswerte gleichzeitig mit einem geringen Bauteilgewicht.

Da Papier an sich ein leichter Werkstoff ist, kann die mindestens eine Lage bzw. die wenigstens eine Schicht aus harzgetränktem Papier eine Wandstärke von 10 bis 100 mm, vorzugsweise 20 bis 50 mm aufweisen, um neben dem geringen Bauteilgewicht gleichzeitig auch gute Festigkeitswerte zu erzielen.

Grundsätzlich kann die Mittellage auch einen kohlefaserverstärkten Kunststoff und/oder einen glasfaserverstärkten Kunststoff und/oder einen unverstärkten Kunststoff und/oder einen Schaumstoff und/oder ein Gummi und/oder einen Elastomer und/oder einen Stahl und/oder ein Leichtmetall mit eben solchen Abmessungen aufweisen.

Bei einer Biegebeanspruchung des Tragelements wird seine Außenlage stärker gedehnt als die inneren Lagen. Deshalb kann die Außenlage einen relativ hohen E- Modul aufweisen. Er sollte in Längsrichtung des Tragelements mindestens zwischen 60 bis 300 GPa, vorzugsweise 75 bis 150 GPa betragen, um dem Tragelement eine ausreichende Steifigkeit zu geben. Insbesondere wenn die Außenlage aus einem kohlefaserverstärkten Kunststoff hergestellt wird, vor allem bei Verwendung einer gewickelten Faser, kann die Außenlage vorzugsweise eine Wandstärke von 3 mm bis 40 mm, vorzugsweise 10 mm bis 20 mm aufweisen.

Nachfolgend werden verschiedene Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Tragelements anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.

Im Einzelnen zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansicht durch die Außenhülle einer ersten Ausführungsform des Tragelements;

Fig. 2 eine Schnittansicht durch die Außenhülle einer zweiten Ausführungsform des Tragelements;

Fig. 3 eine Schnittansicht durch die Außenhülle einer dritten Ausführungsform des Tragelements;

Fig. 4 eine Schnittansicht durch die Außenhülle einer vierten Ausführungsform des Tragelements;

Fig. 5 eine Schnittansicht durch die Außenhülle einer fünften Ausführungsform des Tragelements;

Fig. 6 eine Schnittansicht durch die Außenhülle einer sechsten Ausführungsform des Tragelements.

Fig. 7 eine Anwendungsmöglichkeit innerhalb einer Streichmaschine mit erfindungsgemäß ausgeführten Tragbalken Fig. 1 zeigt eine Außenhülle 10 eines erfindungsgemäßen Tragelements, das innen hohl ist. Die Außenhülle 10 weist eine Außenlage 11 und eine Innenlage 12 auf. Zwischen der Innenlage 11 und der Außenlage 12 ist eine Mittellage 13 angeordnet. Die Mittellage 13 weist im Beispiel zwei aneinander anliegende Schichten 14 und 15 auf. Durch diesen Aufbau und durch eine feste Verbindung der Lagen 11 , 12 und 13 und der Schichten 14 und 15 miteinander, erreicht man für das Tragelement ein geringes Bauteilgewicht bei gleichzeitig hohen Festigkeitswerten.

Fig. 2 zeigt eine Außenhülle 20 einer zweiten Ausführungsform des Tragelements. Die Außenhülle 20 weist eine Außenlage 21 , eine Innenlage 22 und dazwischen eine Mittellage 23 auf. Die Mittellage 23 ist mit aneinander anliegenden Waben 24 versehen. Die Waben 24 weisen einen viereckigen Querschnitt auf, sodass diese mit ihren Seitenwänden 25 aneinander anliegen und dadurch dem gesamten Tragelement eine hervorragende Steifigkeit und Festigkeit verleihen. Grundsätzlich können die Waben andere mehreckige oder auch runde Querschnitte oder eine Kombination von mehreren Querschnitten aufweisen. Für diese Konstruktion der Mittellage 23 eignet sich ein harzgetränktes Papier besonders gut. Es sind jedoch auch Kunststoffe, Schaumstoffe, Gummi und dergleichen möglich, die in die Hohlräume der Waben 24 eingebracht werden können.

Fig. 3 zeigt eine Außenhülle 30 mit einer Außenlage 31 , einer Innenlage 32 und einer dazwischen angeordneten Mittellage 33. Die Mittellage 33 weist eine Wellenform auf. Sie verleiht dem Tragelement eine hohe Steifigkeit und Festigkeit bei minimalem Materialeinsatz. Durch den minimalen Materialeinsatz wird ein minimales Bauteilgewicht erzielt. Für diese Konstruktion eignet sich ein Papierwerkstoff, ein Leichtmetall, ein Kunststoff oder dergleichen besonders gut.

Wenn für die Mittellage 33 ein Papierwerkstoff eingesetzt wird, kann dieser ebenfalls ein harzgetränktes Papier sein. Dadurch lassen sich die hohen Festigkeitswerte besonders gut mit dem geringem Bauteilgewicht verbinden. Vorteilhafterweise weist die Mittellage eine Dicke von 10 bis 100 mm, vorzugsweise 20-50 mm auf.

Fig. 4 zeigt eine Außenhülle 40 mit einer Außenlage 41 und einer Innenlage 42. Dazwischen ist eine Mittellage 43 angeordnet. Die Mittellage 43 weist Flächen 44 auf, die mit ihren Enden in der Weise aneinander angeordnet sind, dass die Flächen 44 eine Zickzackform bilden. Diese Konstruktion ermöglicht eine noch höhere Steifigkeit und Festigkeit bei ebenfalls geringem Bauteilgewicht. Für diese Konstruktion werden bevorzugterweise Verbundwerkstoffe, Leichtmetalle, Kunststoffe oder dergleichen verwendet.

Fig. 5 zeigt eine Außenhülle 50 mit einer Außenlage 51, einer Innenlage 52 und einer dazwischen angeordneten Mittellage 53. Die Mittellage 53 ist mit mehreren nebeneinander angeordneten Doppel-T-Profilen 54 versehen. Die Doppel-T-Profile 54 übernehmen für die Mittellage 53 eine stützende und tragende Funktion. Für diese Konstruktion der Mittellage 53 sind Verbundwerkstoffe, Leichtmetalle und Kunststoffe oder dergleichen besonders gut geeignet.

Fig. 6 zeigt eine Außenhülle 60, bei der zwischen einer Außenlage 61 und einer Innenlage 62 eine homogene Mittellage 63 vorgesehen ist. Die homogene Mittellage 63 ist besonders dann zweckmäßig, wenn an das Bauteilgewicht, an die Steifigkeit und an Festigkeit nicht ganz so hohe Anforderungen gestellt werden. Für die homogene Mittellage eignen sich insbesondere Schaumstoffe, Elastomere, Kunststoffe und Verbundwerkstoffe besonders gut.

Wenn insbesondere die Innenlage 12, 22, 32, 42, 52 und 62 und die Außenlage 11 , 21 , 31 , 41 , 51 und 61 aus einem kohlefaserverstärkten Kunststoff gefertigt sind, können die mechanischen Eigenschaften des Tragelements zusätzlich verbessert werden. Dies gilt insbesondere dann, wenn für die Innenlage 12, 22, 32, 42, 52 und 62 und für die Außenlage 11, 21 , 31 , 41 , 51 und 61 eine gewickelte Faser verwendet wird. Wenn die Außenlage 11 , 21 , 31 , 41 , 51 und 61 aus einem kohlefaserverstärkten Kunststoff hergestellt wird, insbesondere bei Verwendung einer gewickelten Faser, kann die Außenlage 11 , 21 , 31 , 41 , 51 und 61 eine Wandstärke bzw. Dicke von 3 bis 40 mm, vorzugsweise 10 bis 20 mm aufweisen.

Alternativ oder zusätzlich kann die Innenlage 12, 22, 32, 42, 52 und 62 aus einem Stahl oder aus einem Leichtmetall gefertigt sein.

Das erfindungsgemäße Tragelement 1 kann sehr vorteilhaft in einer online- oder offline- Streichmaschine eingesetzt werden, wo eine maschinenbreite Funktionseineinheit 2, die nur schematisch dargestellt ist und sowohl ein Auftragsaggregat als auch eine Rakeleinrichtung sein könnte, von einem ebenso maschinenbreiten Tragelement bzw. Tragbalken 1 getragen wird, wie aus Figur 7 erkennbar ist. Im Beispiel der Figur 7 sind zwei Tragelemente 1 dargestellt, wobei jeweils ein Tragelement 1 einer Walze 3 zugeordnet ist. Beide Walzen 3 bilden miteinander einen Nip N, den eine Papier-, Karton- oder andere Faserstoffbahn 4 zum Zwecke des Auftragens eines flüssigen oder pastösen Auftragsmediums auf eine oder beide Bahnseiten der Faserstoffbahn 4 in Pfeilrichtung L durchläuft. Dieser Auftrag erfolgt zu Veredelungszwecken, insbesondere zur Verbesserung der späteren Bedruckbarkeit von Papieren. Der erfindungsgemäß ausgestaltete Tragbalken bzw. das so bezeichnete Tragelement 1 stützt sich an Stuhlungsteilen 5 der Streichmaschine mit Lagerhebeln 6 ab. Die ebenfalls mit angedeuteten Hydraulikzylinder 7 ermöglichen ein Abschwenken der Tragelemente von den Walzen 3. Dies ist dann der Fall, wenn die Faserstoffbahn nicht behandelt wird und/oder die Funktionseinheit bzw. die Walzen oder anderen Streichmaschinenteile für Service- und Wartungszweckezwecke der Funktionseinheit 2 zugänglich sein müssen.

Das erfindungsgemäße Tragelement 1 lässt sich aber ebenso vorteilhaft in verschiedenen Bereichen innerhalb der gesamten Herstellungsmaschine für die Faserstoffbahn (Papiermaschine) einsetzen, also überall dort wo eine Funktionseinheit zur Behandlung der Faserstoffbahn vorgesehen ist und sich auf einem Tragkörper abstützen soll. So kann das Tragelement 1 beispielsweise eine solche Funktionseinheit tragen, die Düseneinrichtungen zur Befeuchtung und/oder Erwärmung der Faserstoffbahn beinhaltet. Geeignet ist die Anwendung auch sehr für Funktionseinheiten, die Schabereinrichtungen sind und zum Sauberhalten der Oberfläche von Walzen und Trockenzylindern dienen oder wo die Schabereinrichtung die Faserstoffbahn von einer Walzenoberfläche abnehmen soll. Bezugszeichenliste

1 Tragelement 2 Funktionseinheit 3 Walze 4 Faserstoffbahn 5 Stuhlungsteil 6 Lagerhebel 7 Hydraulikzylinder 10 Außenhülle 11 Außenlage 12 Innenlage 13 Mittellage 14 Schicht 15 Schicht 20 Außenhülle 21 Außenlage 22 Innenlage 23 Mittel läge 24 Wabe 25 Seitenwand 30 Außenhülle 31 Außenlage 32 Innenlage 33 Mittellage 40 Außenhulle 41 Außenlage 42 Innenlage 43 Mittellage 44 Fläche 50 Außenhülle 51 Außenlage 52 Innenlage 53 Mittellage 54 Doppel-T-Profil 60 Außenhülle 61 Außenlage 62 Innenlage 63 Mittellage