CN102803611A

CN102803611A - 用于磁悬浮车辆的车道支座

Info

Publication number: CN102803611A
Application number: CN2011800141451A
Authority: CN
Inventors: M·鲍尔; 郑清华
Original assignee: ThyssenKrupp Transrapid GmbH
Current assignee: ThyssenKrupp Transrapid GmbH
Priority date: 2010-05-19
Filing date: 2011-04-29
Publication date: 2012-11-28
Anticipated expiration: 2031-04-29
Also published as: DE102010017030A1; EP2572041A1; CN102803611B; US20130036935A1; WO2011144434A1

Abstract

车道支座包括用于磁悬浮车辆（4）的至少一个滑行面（14、19、34），所述磁悬浮车辆具有至少一个用于下降在所述滑行面（14、19、34）上的滑橇（8），其中，所述滑行面（14、19、34）设有一个低摩擦的多层的覆层，所述覆层具有至少一个设置在所述滑行面（14、19、34）上的陶瓷层（15、22、35、36）。所述车道支座的特征在于，在所述陶瓷层（15、22、35、36）上设置至少一个以热喷涂方法制造的非陶瓷层（17、23、37）。

Description

用于磁悬浮车辆的车道支座

技术领域

本发明涉及一种按权利要求1前序部分所述的用于磁悬浮车辆的具有至少一个滑行面的车道支座，并且涉及一种按权利要求11前序部分所述的用于对这种车道支座的滑行面进行覆层的方法。

背景技术

在用于磁悬浮车辆的车道支座上的滑行面用于在紧急情况下、例如在电流中断或者在支承磁铁受损的情况下车辆即使在高的速度情况下的可靠停车。所述车辆为此目的具有相应的滑橇。如果滑行面设有减少摩擦的覆层，则磁悬浮车辆在滑行面上的行驶能够有利地继续直至对于乘客最近的换乘机会或者直至最近的维修车间。

DE102004028948公开了一种用于磁悬浮列车的具有滑行面的车道支座。通过火焰喷涂方法在该滑行面上施加有一个单层或者多层的陶瓷层体。所述层体相对较薄，这就是为什么滑行面的粗糙性也在该陶瓷层体上呈现。为了光滑处理在陶瓷层体上设置由树脂系统形成的外面的层，该外面的层通过喷涂或者滚压方法湿化学地施加到陶瓷表面上。该涂覆方法主要对于树脂系统是合适的。

然而，以喷涂或者滚压方法湿化学地涂敷树脂系统后，需要在受控的气候条件（温度，空气湿度）下的进行耗时的干燥。这使得行驶构件支座的制造复杂化并且在现场维修具有受损的滑行面覆层的车道支座时导致在磁悬浮列车行驶运行中的延迟。

发明内容

因此，本发明的目的在于，提供具有被覆层的滑行面的车道支座，该车道支座能够有效率地制造。另一目的是给出一种用于对车道支座的滑行面进行覆层的方法，该方法能够以较少的时间耗费用于制造车道支座并且用于对车道支座的受损的覆层进行修复。

本发明通过具有权利要求1的特征的车道支座以及通过具有权利要求11特征的方法实现上述目的。

根据本发明的用于磁悬浮车辆的车道支座具有至少一个滑行面，磁悬浮车辆能够以至少一个滑橇下降在所述滑行面上。滑行面设有低摩擦的多层的覆层，该覆层具有至少一个设置在滑行面上的陶瓷层。该车道支座的特征在于，在所述陶瓷层上设置至少一个以热喷涂方法制造的非陶瓷层。

根据本发明的用于对磁悬浮车辆用的车道支座的至少一个滑行面进行覆层的方法具有下面的步骤。将至少一个陶瓷层通过热喷涂方法施加在行驶机构支座的至少一个滑行面上。接着，将非陶瓷层通过热喷涂方法、特别是通过火焰喷涂施加到所述至少一个陶瓷层上。

用于施加非陶瓷层的热喷涂方法使得在较少的时间耗费情况下制造或者维修行车轨支座成为可能，因为与湿化学涂敷方法相关联的干燥时间被省去了。此外，涂敷也被简化，因为能够放弃在涂覆和干燥覆层时对滑行面费事的空气调节。

在车道支座的一个优选的构造方式中，非陶瓷层具有聚合物、特别是聚乙烯和/或聚醚酮和/或聚醚醚酮。这些材料是可热喷涂的并且在摩擦学上是非常合适的。

在所述方法的一个优选的构造方式中，为了施加非陶瓷层对以至少一个陶瓷层预覆层的滑行面进行预热。以这种方式实现非陶瓷层的更好附着。在此特别优选的是，对以所述至少一个陶瓷层预覆层的滑行面通过用于施加陶瓷层的热喷涂方法进行预热。覆层过程以这种方式在时间上以及同时在待使用的能量方面变得特别有效率。

其他的有利构造方式和改进构造方式在从属权利要求中给出。

附图说明

下面结合实施例所带的附图详细阐述本发明。其中：

图1示出具有车道支座以及车辆的磁悬浮列车的示意性横截面图;

图2示出由混凝土制成的车道支座的示意的、透视的部分视图，该车道支座带有同样由混凝土制成的滑行面；

图3示出由混凝土制成的车道支座的与图2相应的部分视图，该车道支座带有被覆层的由钢制成的滑行面；并且

图4示出另一实施例中的由混凝土制成的车道支座的与图2相应的部分视图。

具体实施方式

图1中示意性示出具有长定子直线电动机形式的驱动装置的磁悬浮列车的横截面图。该磁悬浮列车包括多个车道支座1，这些车道支座在给定的路线的方向上一个接一个地设置并且带有设置在车道板2下侧上的、设有线圈的定子叠片3。带有支承磁铁5的车辆4能够沿着车道支座1行驶，各支承磁铁与定子包2的下侧对置并且同时提供用于长定子直线电动机的励磁场。

在车道板2的上侧上设置有沿行驶方向延伸的滑行面6，滑行面例如构造为专门的、固定在车道板2上的滑动板条7的表面。滑行面6与固定在车辆4的底侧上的滑橇8共同作用，滑橇在车辆4的静止状态支撑在滑行面6上，从而在定子包3和支承磁铁5之间存在相对大的间隙9。作为用于滑橇8的表面的材料能够例如使用以碳素纤维增强的且富含SiC的碳素陶瓷。为了行驶首先激活支承磁铁5，以便将滑橇8从滑行面6抬起并且在由此建立的悬浮状态中将间隙9的大小调节到例如10mm。接着，使车辆4进行运动。

这种磁悬浮列车已为本领域技术人员所普遍公知（例如“NeueVerkehrstechnologien”，Henschel Magnetfahrtechnik 6/86（“新交通技术”，Henschel磁行驶技术6/86））。

在图2中示出由混凝土制成的车道支座11，该车道支座在其上侧设有与其一体制造的凸出部或者说凸肩12，该凸出部或者说凸肩在其上侧上具有用于按图1的磁悬浮车辆4的滑橇8的滑行面14。这种混凝土车道支座11例如由文献ZEV-G1as.Ann 105,1989,S.205-215或者“Magnetbahn Transrapid，die neue Dimension des Reisens”,Hestra Verlag Darmstadt 1989,S.21-23（“高速交通工具磁悬浮列车，新的旅程范围”，Hestra出版社Darmstadt 1989,S.21-23）所公知，因此通过参考这些文献而使它们成为本申请的内容。

滑行面14设有一个多层的覆层。该覆层具有至少一个陶瓷层和一个非陶瓷层。在图2的实施例中，该覆层由正好两个彼此相叠设置的层、一个陶瓷层15和一个非陶瓷层17组成。然而两个层的数量在此不是限制性的。例如也能够彼此相叠地设置多个陶瓷层，最后将一个非陶瓷层施加到这些陶瓷层上。在本申请的范畴内，凸肩12的表面14称为滑行面且由所施加的各层、这里是陶瓷层15和非陶瓷层17所组成的层体称为滑行面14的覆层。

直接施加到车道支座1的由混凝土组成的且例如通过喷砂制备的滑行面14上的陶瓷层15例如可以是氧化铝层。作为替代，陶瓷层15可包含由50%至99.9%质量百分比氧化铝和50%至0.1%质量百分比的二氧化钛组成的混合物。在此，形成一种具有高硬度和较高韧度的材料，该材料实现在混凝土上的良好附着并且至少部分补偿各部件不同热膨胀。

陶瓷层15优选以热喷涂方法施加。在此，等离子喷涂、弧光喷涂以及激光喷涂并且特别是火焰喷涂和高速火焰喷涂是适合的。在此，原材料能够例如以粉末形式输送。

非陶瓷层17同样以热喷涂方法施加。为了能够防止非陶瓷的原材料分解，例如火焰喷涂方法是适合的，在该火焰喷涂方法中，原材料借助保护气流带入火焰中。非陶瓷层17以及因此整个覆层在施加后立即随时可用。

用于非陶瓷层17的合适的材料是聚乙烯（PE）且特别是超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）。PE是价廉的并且具有摩擦技术（摩擦学）上好的特性。替代性的材料是聚醚酮、优选聚醚醚酮（PEEK）或者PE和PEEK的混合物。也可以使用改性环氧树脂，其中，作为可流动的预聚物存在的环氧树脂可以与石墨颗粒和/或优选是空的玻璃珠混合。作为层厚在0.1至0.2mm范围内的厚度是非常合适的。

可以包含添加剂，所述添加剂特别是用于降低覆层的非陶瓷层17中的摩擦以及因此降低磨损。这种添加剂优选是石墨或者聚四氟乙烯（PTFE）。

图3示出另一的实施例中的车道支座的截面。在此，涉及接合式构造方式的车道，该车道包含多个一个接一个设置的、由混凝土制造的车道支座18，在这些车道支座的上表面上嵌入由钢制成的、设有滑行面19的滑动板条20。这些滑行面19在实施例中稍微突出于余下的车道支座18的表面并且能够以已知的方式设有防腐蚀层。

又将一个陶瓷层22施加到滑行面19上，在该陶瓷层22上设置有非陶瓷层23。关于可用于层22和23的材料，参照图2中的实施例的相应的层15和17。

为了图解说明，在根据图3的实施例中，非常夸张地示出陶瓷层22的粗糙度，从而能够看出糙面峰部24和糙面谷部25。陶瓷层22的粗糙度的原因是粗糙的底土、例如在图2的实施例中由混凝土制成的凸肩12中所呈现的粗糙度。然而在该实施例中使用的由钢制成的滑动板条20中，该陶瓷层22也形成一个粗糙的表面，特别是在陶瓷层通过热喷涂方法施加的条件下。

滑橇8与陶瓷层22的粗糙的表面的直接接触将导致，只在一定的磨合时间以及在糙面峰部24磨平之后才能获得最终的以及有利的滑动特性，这是不被期望的。非陶瓷层23填充陶瓷层22的糙面谷部25并且提供这样一个用于滑橇8的在摩擦学上有利的光滑的接触面。

在根据图4的实施例中，行驶机构支座的滑行面34具有三层的覆层。在此，两个陶瓷层35和36彼此相叠设置，在这两个陶瓷层上设置一个非陶瓷层37。

第一陶瓷层35在此例如具有如在图2中所描述的陶瓷层15那样的材料成分。而第二陶瓷层36包含具有至少90%质量百分比、优选95%质量百分比的Al₂O₃以及最大10%质量百分比、优选最大5%质量百分比的TiO₂的混合物。第二陶瓷层36此外能够包含添加剂，特别是石墨或者PTFE。第二陶瓷层36通过相对第一内部层35改变的材料成分具有更有利的磨损性能和滑动性能。如在前面所描述的实施例中那样，非陶瓷层37又用于提供覆层的光滑表面。

在所有的实施例中，由PE或者PEEK制成的非陶瓷层17、23、37以（保护气体）火焰喷涂方法施加。在此，如果基底即滑行面14、19、34连同所述施加的陶瓷层15、22、35、36被预热，则实现良好的附着。预热温度依赖于火焰喷涂方法的参数并且不仅对于陶瓷层体的涂敷、而且对于以聚合物火焰涂覆而言优选在100℃至150℃的范围内。

如果所述陶瓷层15、22、35、36也以热喷涂方法、特别是火焰喷涂方法施加，这些层体的施加已经导致滑行面14、19、34和所施加的陶瓷层15、22、35、36自身的加热。所述加热可有利地作为预热用于非陶瓷层17、23、37的施加。在此，能够通过在施加陶瓷层和非陶瓷层之间的时间上的延迟调节到优选的预热温度。

所描述的用于对车道的滑行面进行覆层的方法不仅能够用于制造车道支座而且能够用于现场修复受损的覆层。下面再借助两个实施例详细阐述该方法。

实施例1

由混凝土制成的车道支座例如根据DE10314068实施地在工厂方面已经设有覆层，该车道支座这样受损，即，所述覆层至少部分地从车道支座的滑行面去除。

为了进行修复，车道支座的发生损坏的部分在不事先拆卸的情况下被喷砂处理。接着，遗留的喷射材料借助压缩空气从待覆层的表面移除。在这样预处理过的以及粗化的且清理过的表面上通过火焰喷涂或者火焰粉末喷涂施加由Al₂O₃和TiO₂的混合物组成的韧性的且坚硬的陶瓷层。该陶瓷层由60%质量百分比的Al₂O₃和40%质量百分比的TiO₂组成且具有50±5μm的厚度。一个非陶瓷层作为覆盖层体同样以火焰喷涂方法施加到带有陶瓷层的、通过施加陶瓷层还被预热的滑行面上。该覆盖层体一方面使得表面光滑且另一方面具有对水和污染物的防护特性。覆盖层体由平均层厚为150±15μm的超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）制成。覆层的总层厚因此为200±20μm。

实施例2

在用于工厂方面制造的方法中，由混凝土制成的车道支座首先通过打磨预处理。接着将三个单层类似于根据图4的设置施加到车道支座滑行面上。首先将第一陶瓷层涂敷到滑行面上。该第一陶瓷层由60%质量百分比的Al₂O₃和40%质量百分比的TiO₂组成，平均层厚为大致50μm。

同时地或者在将第一陶瓷层涂敷到行驶机构支座的滑行面的长度和宽度上后立即进行第二陶瓷层的涂敷。该第二陶瓷层由97%质量百分比的Al₂O₃和3%质量百分比的TiO₂组成。第一和第二陶瓷层的涂敷通过火焰喷涂进行，其中，粉末状、线状、棒状或者丝状的覆层材料借助可燃气体-氧气火焰进行加热并且在供给附加的压缩空气的情况下以高的速度喷涂到基体材料上。

在本例中，使用由三个喷嘴组成的装置以涂敷第一和第二陶瓷层以及涂敷一个非陶瓷层作为第三层，这三个喷嘴关于滑行面一个接一个地设置并且以预给定的速度沿着滑行面移动。将一种用于施加第一陶瓷层的覆层混合物输送给前面的喷嘴且将一种用于施加第二陶瓷层的覆层混合物输送给中间的喷嘴，这有利地使得两个层35和36的同时涂敷成为可能。

一旦前面的陶瓷层完全被施加到滑行面上，借助喷嘴装置的后面的第三个喷嘴施加非陶瓷层。最先的两个喷嘴的运行参数、喷嘴相互之间的间距以及喷嘴装置的进给速度在此确定预热温度，在该预热温度下进行非陶瓷层的施加。在最先的两个喷嘴运行参数预给定以及进给速度预给定的情况下，喷嘴的间距特别是能够如此选择，使得调整出所期望的预热温度。为了施加非陶瓷层，可能在输送保护气体的情况下，将一种聚合物混合物输送给第三喷嘴。该混合物包含聚醚酮、优选改性的PEEK以及添加剂、例如聚四氟乙烯、石墨以及较短的碳纤维。外面的第三层具有大致150μm的层厚。

Claims

1.一种车道支座，其包括至少一个用于磁悬浮车辆（4）的滑行面（14、19、34），所述磁悬浮车辆具有至少一个用于下降在所述滑行面（14、19、34）上的滑橇（8），其中，所述滑行面（14、19、34）设有一个低摩擦的多层的覆层，所述覆层具有至少一个设置在所述滑行面（14、19、34）上的陶瓷层（15、22、35、36），其特征在于，在所述陶瓷层（15、22、35、36）上设置至少一个以热喷涂方法制造的非陶瓷层（17、23、37）。

2.按权利要求1所述的车道支座，其特征在于，所述非陶瓷层（17、23、37）具有聚合物。

3.按权利要求2所述的车道支座，其特征在于，所述非陶瓷层（17、23、37）具有聚乙烯和/或聚醚酮和/或聚醚醚酮。

4.按权利要求3所述的车道支座，其特征在于，所述聚乙烯是具有大于1000kg/mol、优选大于3000kg/mol的平均摩尔质量的超高分子量的聚乙烯。

5.按权利要求2所述的车道支座，其特征在于，所述非陶瓷层（17、23、37）具有环氧树脂。

6.按权利要求1至5之一所述的车道支座，其特征在于，所述非陶瓷层（17、23、37）包含至少一种润滑物添加剂。

7.按权利要求6所述的车道支座，其特征在于，所述润滑物添加剂是石墨或者聚四氟乙烯。

8.按权利要求1至7之一所述的车道支座，其特征在于，所述非陶瓷层（17、23、37）还具有碳纤维。

9.按权利要求1至8之一所述的车道支座，其特征在于，所述至少一个陶瓷层（15、22、35、36）具有氧化铝或者氧化铝和二氧化钛并且以热喷涂方法制造。

10.按权利要求1至9之一所述的车道支座，其特征在于，用于施加非陶瓷层（17、23、27）的热喷涂方法和/或用于施加陶瓷层（15、22、35、36）的热喷涂方法是火焰喷涂方法。

11.一种用于对磁悬浮车辆（4）用的车道支座（1）的至少一个滑行面（14、19、34）进行覆层的方法，所述方法具有下面的步骤：

a）通过热喷涂方法将至少一个陶瓷层（15、22、35、36）施加到至少行驶机构支座的滑行面（14、19、34）上；以及

b）通过热喷涂方法、特别是通过火焰喷涂将非陶瓷层（17、23、37）施加到所述至少一个陶瓷层（15、22、35、36）上。

12.按权利要求11所述的方法，其特征在于，为了施加所述非陶瓷层（17、23、37），对以所述至少一个陶瓷层（15、22、35、36）预覆层的滑行面（14、19、34）进行预热。

13.按权利要求12所述的方法，其特征在于，通过用于施加所述陶瓷层（15、22、35、36）的热喷涂方法预热所述以所述至少一个陶瓷层（15、22、35、36）预覆层的滑行面（14、19、34）。