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Die Erfindung betrifft ein Topflager für Bauwerke, insbesondere Brückenbauwerke, mit hoher Abriebfestigkeit und dauerhaftem Schutz vor Feuchtigkeit und Festpartikeln, welches einen Lagertopf mit einem ein Inneres begrenzenden Mantel, welches ein Druckkissen mit einem elastischen Material, insbesondere einem Elastomeren, aufnimmt, einen Lagerdeckel mit einem Kragen und einem an den Kragen sich anschließenden Körperabschnitt, welcher mit seinem Körperabschnitt in das Innere des Lagertopfes eingreift und sich auf dem Druckkissen abstützt, zwischen dem in das Innere des Mantels eingreifenden Körperabschnitt des Lagerdeckels und der das Innere begrenzenden Innenseite des Mantels des Lagertopfes sich ein umlaufender Ringspalt befindet, ein Zwischenraum von der Unterseite des Kragens und dem oberen Rand des Mantels des Lagertopfes begrenzt ist, eine entlang der oberen äußeren Kante des Druckkissens umlaufend ausgebildete Umfangsnut zur Aufnahme eines Dichtungsrings ausgebildet ist, in der Umfangsnut der Dichtungsring zwecks Vermeiden von Austreten des elastischen Materials des Druckkissens geführt ist, der Lagerdeckel mit seinem dem Lagertopf abgewandten Kragen die Innenseite des Mantels des Lagertopfes überragt, der Ringspalt und/oder der Zwischenraum von einer Dichtung nach außen begrenzt ist, und die Verwendung des Topflagers für Bauwerke, wie Brückenbauwerke, zur Weiterleitung von Auflagerlasten des Bauwerks auf Fundamente, Widerlager, Pfeiler oder dergleichen.
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Im Stand der Technik sind Topflager für Bauwerke bekannt, die im Wesentlichen aus einem Lagerdeckel, einem Lagertopf, einem zwischen dem Lagerdeckel und dem Lagertopf befindlichen Druckkissen sowie einer einem Dichtungsring bestehen. Das Druckkissen besteht vorzugsweise aus einem Elastomeren, welches sich unter hoher Pressung wie eine Flüssigkeit verhält und bei starker Kraftbeaufschlagung in dem Ringspalt zwischen der Innenwandung oder der Innenseite des Lagertopfes und der Außenseite des Lagerdeckels einzudringen und in extremen Fällen nach oben in Richtung Kragen des Lagerdeckels auszutreten vermag. Um dieses zu vermeiden, ist herkömmlicherweise zwischen dem Lagertopf und dem Lagerdeckel ein umlaufender Dichtungsring eingesetzt, der von dem umlaufenden Rand des Druckkissens aufgenommen ist und sich gegen die Innenseite des Lagertopfes anliegt.
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Die herkömmlichen Topflager können beispielsweise bei Verwendung in Brockenbauwerken die von dem Überbau auf die Lagerdeckel einwirkenden Verkehrslasten über den Lagertopf in den Unterbau, z. B. Fundament, weiterleiten. Als Dichtungsringe wurden Kolbenringe, wie stark hartverchromte, stählerne Kolbenringe, oder aus sonstigen Metallwerkstoffe oder Kunststoffe verwendet. Im Fall der Verwendung von metallenen Dichtungsringen zeigt sich bei dauerhafter Nutzung der Nachteil des hohen Verschleißes durch das Gleiten des Lagerdeckels an der Innenseite des Mantels des Lagertopfes, welches als sogenanntes „Fressen” bezeichnet wird, so dass dadurch die Abdichtung beeinträchtigt wird und durch Spalten und Risse des Dichtungsrings das elastomere Druckkissen einseitig austreten kann.
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Im Fall der Verwendung von Kunststoffen, beispielsweise von Polyamid, Acetalharzen (POM), wie Polyoxmethylen-Verbindungen, oder PTFE-Derivaten, zeigt sich, dass auch diese Dichtungsringe einem Verschleiß unterliegen, der insbesondere durch Korrosion an Lagertopf und Lagerdeckel beträchtlich verstärkt werden kann.
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So wird in
DE 2 043 448 A ein Topflager offenbart, welches einen Deckel, einen elastischen Füllkörper als Scheibe und einen Topf umfasst. Der Deckel ist unterseitig als ein zylindrischer Teil ausgestaltet. Der zylindrische Teil wird in einem von einem Mantel des Topfes begrenzten Innenraum geführt. Zwischen dem zylindrischen Teil und der dem Innenraum des Topfes zugewandten Innenseite des Topfbodens ist die Scheibe eingelassen, auf welcher der zylindrische Teil lastet. In dem oberen Bereich der Scheibe ist eine Nut zur Aufnahme eines Dichtungsrings umlaufend eingelassen. Ein Ring ist gleichfalls in einer Nut eingelassen, welche Nut in der Umfangsfläche des zylindrischen Teils des Deckels, der der zylindrischen Innenfläche des Topfes zugewandt ist, als eingezogene Rinne ausgeformt ist.
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Die zwischen dem zylindrischen Teil und dem Topfboden befindliche Scheibe und der in dem zylindrischen Teil eingelassene Ring ermöglichen Kippbewegungen wie auch Drehpendel-Bewegungen des abgestützten Körpers, also des zylindrischen Teils des Deckels, gegenüber dem Auflager des Topfes des herkömmlichen Topflagers. Es zeigt sich jedoch, dass das herkömmliche Topflager nicht hinreichend gegenüber dem Eintreten von Feuchtigkeit in den von dem Deckel und dem Topf ausgebildeten Bereich geschützt und abgedichtet ist. Bei dem Einsatz des herkömmlichen Topflagers im Brückenbau sind diese dem Eindringen nicht nur von Feuchtigkeit, sondern auch von wässrigen mineralischen Lösungen, insbesondere salzhaltigen Solen, in dem Bereich ausgesetzt, so dass das mechanische und chemische Einwirken insbesondere der Lösungen zu einer Aufrauhung der Innenseite des Mantels des Topfes und der Außenseite des in das Innere des Mantels eingreifenden zylindrischen Körperabschnitts des Deckels, welcher der Innenseite zugewandt ist, führt.
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Zudem lässt sich beobachten, dass durch das Auskristallisieren der Mineralien und Salze aus der wässrigen Lösungen die Gleitfähigkeit des Deckels in dem von dem Topf begrenzten Inneren infolge der Oberflächenaufrauhung deutlich herabgesetzt wird, so dass die Kippbewegungen und die Drehpendel-Bewegungen des Deckels in dem Topf zumindest eingeschränkt wird und der Deckel mit dem Topf miteinander verkanten kann.
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Auch ist das herkömmliche Topflager nicht hinreichend abgeschirmt gegenüber dem Eindringen von Feinstpartikeln, wie Festpartikel, Sande, Sandkörner, usw., welche wie die in das Innere des herkömmlichen Topflagers eingekrochene Feuchtigkeit zu der Aufrauung der Außenseite des kolbenartigen Körperabschnitts des Lagerdeckels und der Innenseite des Mantels des Lagertopfes unterstützen. Im Sinne der Erfindung wird auch unter Feinstpartikel verstanden, Sandkörner geringem Durchmesser, durch Verkehr bedingter gegenüber Metallen und Kunststoffen chemisch aggressive Partikel, Abriebsubstanzen, durch Unfälle hervorgerufene, zu Korrosion führende Stoffe, oder dergleichen. Die Feinstpartikel zwischen den beweglichen Teilen des herkömmlichen Topflagers führen zu einer erhöhten Reibung zwischen den beweglichen einander angrenzenden Teilen, so dass die Teile vermehrt abgerieben werden und bei dem andauernden Einsatz in Bauwerken zunehmend verschleißen, so dass deren Abriebfestigkeit gering ist. Die Relativbewegungen des Deckels und des Topfes des herkömmlichen Topflagers zueinander, wie Kippbewegungen, Drehpendel-Bewegungen, werden durch die Aufrauung und geringe Abriebfestigkeit zumindest eingeschränkt.
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Ein weiterer Nachteil des in
DE 2 043 448 A offenbarten Topflagers ist dessen geringe Abriebfestigkeit bei seinem langandauernden Einsatz in Bauwerken in Gegenwart von auf das Topflager einwirkenden thermischen Dehnungen und dynamischen Kräften, da durch die Anwesenheit der Feinstpartikel in wässrigen Lösungen ein derart verstärkter Abrieb der beweglichen einander benachbarten Teile, wie Lagertopf und -deckel, des herkömmlichen Topflagers zu beobachten ist, dass in dem Material der Teile durch Verkantungen derselben sich Risse und Spalten einstellen, die die bereits durch die Feinstpartikel sich einstellende eingeschränkte Gleitfähigkeit der Teile zueinander durch die Erhöhung der Reibung noch zusehends verringern.
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Durch die Relativbewegung der Teile des herkömmlichen Topflagers wird auch der gegen die Oberflächen gleitende Dichtungsring zunehmend aufgeraut und verschlissen. Wegen des Abriebs des Dichtungsrings infolge seiner oberflächlichen Aufrauung kann der Dichtungsring einseitig belastet werden, Risse und Spalten können in diesem auftreten und das elastomere Material des Druckkissens kann in diese bei hoher Kraftbeaufschlagung eindringen mit der Folge der damit einhergehenden Gefahr der starken Verformung und ggf. Zerkrümelung des Dichtungsrings.
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Die Lebensdauer der mit herkömmlichen Topflagern ausgestatteten Bauwerke wird durch die im Stand der Technik bisher beobachtende geringe Beachtung der Vermeidung des Eindringens der Feuchtigkeit in Kombination mit Feinstpartikeln stark eingeschränkt.
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Ausgehend von der
DE 2 043 448 A ist es Aufgabe der Erfindung, ein Topflager bereitzustellen, welches hinzureichend gegen das Eindringen von Feuchtigkeit geschützt ist.
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Auch soll das Auftreten der durch Korrosion von Lagertopf oder Lagerdeckel bedingten oberflächliche Aufrauung der Innenseite des Mantels des Lagertopfes und der Außenseite des Lagerdeckels, insbesondere seines in den Lagertopf eingreifenden, vorzugsweise zylindrischen, auf dem Druckkissen lastenden Körperabschnitts vermieden werden.
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Ebenso ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, dass das bereitzustellende Topflager mit dem Lagertopf, dem Lagerdeckel und dem Dichtungsring eine hohe Abriebfestigkeit aufweisen.
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Zudem soll das bereitzustellende Topflager das Eindringen von elastomerem Druckkissen in den von Lagerdeckel und Lagertopf gebildeten Ringspalt vermieden werden.
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Weiterhin soll das bereitzustellende Topflager die Gleitfähigkeit des Lagerdeckels in dem Lagertopf beibeihalten, ohne die Kippbewegung, wie die Verdrehung zwischen Lagerdeckel und Lagertopf, zu beeinträchtigen.
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Gleichfalls sollen die Teile des bereitzustellenden Topflagers keinen wesentlichen oberflächlichen Abrieb, wie eine hohe Abriebfestigkeit, haben.
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Ebenso soll die Abdichtung des zwischen dem Lagertopf und dem Lagerdeckel angeordneten Ringspalts keiner wesentlichen oberflächlichen Aufrauung unterliegen, um Verformung und Zerkrümelung des Dichtungsrings zu vermeiden.
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Ebenfalls sollen Relativbewegungen des Lagerdeckels und des Lagertopfes zueinander durch Verkantung der Teile des bereitzustellenden Topflagers nicht eingeschränkt erfolgen können.
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Schließlich soll das bereitzustellende Topflager von hoher Nutzungsdauer ohne umfangreiche Wartung sein.
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Die Aufgabe wird gelöst durch den Hauptanspruch und den Nebenanspruch. Die Unteransprüche betreffen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterentwicklungen der Erfindung.
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Die Erfindung betrifft ein Topflager für Bauwerke, insbesondere für Brückenbauwerke, mit hoher Abriebfestigkeit und dauerhaftem Schutz vor Feuchtigkeit und Feinstpartikel umfassend
- a. einen Lagertopf mit einem ein Inneres begrenzenden Mantel, welches ein Druckkissen mit einem elastischen Material, insbesondere einem Elastomeren, aufnimmt, und
- b. einen Lagerdeckel mit einem Kragen und einem an den Kragen sich anschließenden Körperabschnitt, welcher mit seinem Körperabschnitt in das Innere des Lagertopfes eingreift und sich auf dem Druckkissen abstützt,
- c. zwischen dem in das Innere des Mantels eingreifenden Körperabschnitt des Lagerdeckels und der das Innere begrenzenden Innenseite des Mantels des Lagertopfes sich ein umlaufender Ringspalt befindet,
- d. ein Zwischenraum von der Unterseite des Kragens und dem oberen Rand des Mantels des Lagertopfes begrenzt ist,
- e. eine entlang der oberen äußeren Kante des Druckkissens umlaufend ausgebildete Umfangsnut zur Aufnahme eines Dichtungsrings ausgebildet ist, in der Umfangsnut der Dichtungsring zwecks Vermeiden von Austreten des elastischen Materials des Druckkissens geführt ist,
- f. der Lagerdeckel mit seinem dem Lagertopf abgewandten Kragen die Innenseite des Mantels des Lagertopfes überragt,
- g. der Ringspalt und/oder der Zwischenraum von einer Dichtung nach außen begrenzt ist, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass
- h. die Dichtung eine Quellschnur ist,
- i. die Quellschnur geflochtene Textileinlagen aufweist und
- j. die Quellschnur zwischen dem Kragen und dem Mantel des Lagertopfes angeordnet ist,
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft die Verwendung des Topflagers in Bauwerken, Brückenbauwerken, oder dergleichen.
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Das erfindungsgemäße Topflager umfasst einen Lagertopf, welcher einen ein Inneres des Lagertopfes seitlich begrenzenden Mantel und einen an dem Mantel angeformten Topfboden aufweist. Der Topfboden begrenzt das Innere des Lagertopfes nach unten. In dem Inneren ist ein Druckkissen eingelassen. Das Druckkissen ist ein herkömmliches und umfasst ein elastisches Material, welches vorzugsweise ein elastomeres sein kann. Als Druckkissen können verwendet werden gummielastische, wie solche mit Naturkautschuk.
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Der Lagerdeckel ist vorzugsweise im Längsschnitt T-förmig. Der Lagerdeckel umfasst einen Körperabschnitt, der sich an den Kragen anschließt. Mit dem Körperabschnitt greift der Lagerdeckel in das Innere des Lagertopfes und stützt sich auf dem Druckkissen ab. Beispielsweise kann das erfindungsgemäße Topflager in Draufsicht ein rundes oder eckiges sein.
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Zwischen dem in das Innere des Mantels eingreifenden Körperabschnitt des Lagerdeckels und der das Innere begrenzenden Innenseite des Mantels des Lagertopfes befindet sich ein umlaufender Ringspalt. Der Ringspalt wird von der Außenseite des Körperabschnitts des Lagerdeckels und der der Außenseite benachbarten Innenseite des Mantels begrenzt. Der Ringspalt ermöglicht beispielsweise ein radiales Spiel zwischen Lagerdeckel und Lagertopf. Der Ringspalt ist vorzugsweise mit einem Zwischenraum verbunden, welcher von der Unterseite des Kragens und dem oberen Rand des Mantels des Lagertopfes begrenzt ist. Der Zwischenraum ermöglicht das radiale Spiel des Lagerdeckels in dem Lagertopf, den vertikalen Federweg des sich auf dem Druckkissen sich abstützenden Lagerdeckels in dem Lagertopf, Kippbewegungen, usw..
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Um beispielsweise bei der Übertragung von Vertikallasten über den Lagerdeckel und das Druckkissen in den Lagertopf die Gefahr des Eindringens von elastomerem Material des Druckkissens in den Ringspalt zu vermeiden, befindet sich auf der oberen äußeren Kante des Druckkissens in einer ausgebildeten Umfangsnut ein Dichtungsring. Die Umfangsnut läuft entlang der oberen äußeren Kante des Druckkissens und ist beispielsweise im Querschnitt L-förmig oder bogenförmig ausgestaltet. Der Dichtungsring kann aus herkömmlichen Materialien, wie metallene Materialien, oder Kunststoffen, wie Polyamid, Azetalharze (POM), PTFE bestehen.
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Der Lagerdeckel des erfindungsgemäßen Topflagers besteht im Längsschnitt aus dem Körperabschnitt, welcher in das Innere des Lagertopfes kolbenartig eingreift, wobei sich der Körperabschnitt oberseitig in einen Kragen übergeht, der die Innenseite des Mantels des Lagertopfes überlappt. Der Kragen ist von dem Mantel bzw. von dem oberen Rand des Mantels beabstandet, um einen hinreichenden Federweg bei Beaufschlagung des Lagerdeckels mit Vertikallasten bereitzustellen und Kippbewegung zu ermöglichen.
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Der Zwischenraum, welcher von der Unterseite des Kragens, welcher den Mantel zugewandt ist, und dem oberen Rand des Mantels des Lagertopfes begrenzt ist, kann auch von der Dichtung nach außen begrenzt sein. Bei herkömmlichen Topflagern ist das Einwandern von Feuchtigkeit über den Zwischenraum in den Ringspalt zu beobachten. Die Feuchtigkeit kriecht über Kapillarkräfte und Oberflächen von dem Zwischenraum in den Ringspalt und führt dort zur Korrosion mit nachfolgendem zu vermeidenden Oberflächenabrieb. Die herkömmlichen Topflagern sind ebenso dem Eindringen von Feinstpartikeln, wie Sanden und sonstigen Materialien, über den Zwischenraum in den Ringspalt ausgesetzt, die gleichfalls die Abriebfestigkeit der relativ zueinander bewegten Teile der herkömmlichen Topflager verringern und die Standfestigkeit des Dichtungsringen deutlich verringern.
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Um das unerwünschte Einwandern der Feuchtigkeit und der Feinstpartikel zu vermeiden, wird in dem erfindungsgemäßen Topflager der Ringspalt und/oder der Zwischenraum von mindestens einer Dichtung nach außen begrenzt. Als Dichtung eignen sich erfindungsgemäß
ein Faltkörper und/oder
eine elastische Ringdichtung
und/oder eine Quellschnur.
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In einer besonderen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Lagertopfes ist der Faltkörper ein Hohlkörper. Vorzugsweise wird der Faltkörper als Dichtung mit seinem oberen Ende mit dem Kragen des Lagerdeckels ortsfest und dichtend gekoppelt und mit seinem unteren dem Mantel zugewandten Ende gleichfalls ortsfest und dichtend verbunden. Die Verbindung des Faltkörpers mit dem Lagerdeckel und dem Mantel des Lagertopfes kann beispielsweise durch Verklebung, Vulkanisierung und/oder Verschraubung, und dergleichen durchgeführt werden. Der Faltkörper kann beispielsweise ein harmonikaartig ausziehbarer Balg sein, welcher aus kunststoffartigen Materialien sein kann. Die kunststoffartigen Materialien des Balges können noch durch Textileinlagen oder Textilgewebe verstärkt werden, um die Dauerhaftigkeit der Elastizität des Faltkörpers zu ermöglichen, und einer mechanischen Beschädigung des Faltkörpers vorzubeugen.
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Durch das Anbringen des Faltkörpers als Dichtung zwischen dem Lagerdeckel und dem Mantel des Lagertopfes wird der Zwischenraum und der an den Zwischenraum sich anschließende Ringspalt dauerhaft nach außen verschlossen, so dass weder Feuchtigkeit noch die Feinstpartikel in den Zwischenraum und den Ringspalt einzudringen vermögen, um daher die Beweglichkeit des Lagerdeckels in dem Lagertopf, beispielsweise die Vertikalbewegung infolge der Einwirkung von Vertikallasten, die durch Horizontalkräfte hervorgerufenen Kippbewegungen nicht einzuschränken. Ebenso erweist es sich von Vorteil, dass durch den Faltkörper keine Korrosion weder an der Außenseite des Körperabschnitts des Lagerdeckels, noch an der der Außenseite gegenüberliegende Innenseite des Mantels des Lagertopfes zu beobachten sind.
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Weiterhin kann in einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung die Dichtung eine elastische Ringdichtung sein. Die elastische Ringdichtung kann beispielsweise in dem Zwischenraum und/oder in dem Ringspalt angeordnet sein. Das Führen und der ortsfeste Sitz der Ringdichtung wird verstärkt, indem die Ringdichtung in einer Nut oder in zwei gegenüber liegenden Nuten geführt wird. Eine Nut befindet sich zum Beispiel umlaufend an der Außenseite des Körperabschnitts des Lagerdeckels; die andere Nut kann sich auf der Innenseite des Mantels befinden, die dem Körperabschnitt zugewandt ist. Die Ringdichtung kann beispielsweise ein Zellkautschukring sein, der mit einer selbstklebenden Oberfläche in dem Ringspalt und/oder Zwischenraum eingelassen ist.
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Die Ringdichtung ist insbesondere im entspannten Zustand im Querschnitt eckig. Ebenso kann die dem Lagerdeckel zugewandten und abgewandten Seiten der Ringdichtung konkav ausgebildet sein, um bei Kraftbeaufschlagung ein radiales Verrutschen der Ringdichtung in Gegenrichtung zu dem Körperabschnitt des Lagerdeckels zu vermeiden.
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Im Sinne der Erfindung wird auch unter im entspannten Zustand der Zustand des Topflagers ohne Beaufschlagung von Kräften, wie Verkehrslasten und dergleichen, quasi im Ruhezustand, verstanden.
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Die in dem Zwischenraum und/oder Ringspalt angeordnete Ringdichtung verhindert wirkungsvoll das Eindringen von Feuchtigkeit in den Ringspalt, so dass Korrosion und Oberflächenaufrauung vermieden werden. Ebenso unterbindet die Ringdichtung in hinreichender Weise das Einwandern von Feinstpartikeln in den Ringspalt, so dass ebenso wenig die Aufrauung der gegenüber liegenden Oberflächen von Lagerdeckel und Mantel des Lagertopfes zu beobachten ist. Das Auftreten von Korrosion im Inneren des erfindungsgemäßen Topflagers wird verhindert so dass die Außenseite des kolbenartigen Körperabschnitts des Lagerdeckels und der Innenseite des Mantels des Lagertopfes bzw. deren Oberflächen nicht aufgeraut werden der gegen die Oberflächen gleitende Dichtungsring, unabhängig von seiner Zusammensetzung, ob dieser aus Metall oder Kunststoff besteht, ebenso wenig einem verstärktem Verschleiß unterliegt.
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In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Lagertopfes kann als Dichtung eine Quellschnur oder ein Dichtungsband verwendet werden. So kann in einer Ausbildung des erfindungsgemäßen Topflagers die Quellschnur in dem Zwischenraum zwischen dem Kragen des Lagerdeckels und dem Mantel des Lagertopfes und/oder in dem Ringspalt zwischen dem Lagertopf und dem Lagerdeckel angeordnet werden, Die Quellschnur umfasst beispielsweise ein elastisches Material, um eine dauerhafte Abschottung des Ringspaltes gegenüber Feuchtigkeit und Feinstpartikeln zu gewährleisten.
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Die Quellschnur enthält beispielsweise ein kunststoffartiges Material, welches gleichfalls mit Textileinlage oder Textilgewebe aufweisen kann. Die Quellschnur kann als gedrehtes oder geflochtenes Band ein herkömmliches quellungsfähiges Material enthalten, welches in Gegenwart von Feuchtigkeit quellen kann, so dass bei Feuchtigkeitseintritt in den Zwischenraum oder in den Ringspalt wirkungsvoll der Zwischenraum und/oder Ringspalt durch Volumenvergrößerung der Quellschnur verschlossen bzw. begrenzt sind.
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In einer besonderen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Topflagers können auch als Dichtungen
der Faltkörper mit der Ringdichtung oder
der Faltkörper mit der Quellschnur oder
die Ringdichtung mit der Quellschnur oder
in Kombination von Faltkörper, Ringdichtung und Quellschnur
in dem Zwischenraum und/oder in dem Ringspalt verwendet werden.
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Auch in der Verwendung des Faltkörpers mit der Ringdichtung und/oder der Quellschnur wie auch in der Kombination zumindest von zwei Arten der Dichtungen wird ein hinreichender dauerhafter Verschluss des Ringspaltes gegen das Eindringen von Feuchtigkeit und Sanden in den Bereich, der dem Druckkissen benachbart ist, bewerkstelligt. Es zeigt sich, dass gerade der Faltkörper in Verbindung mit der Ringdichtung und der Quellschnur den Ringspalt gegenüber Einflüssen von außen, wie sie bei dauerhaftem Betrieb und Nutzung von Bauwerken, wie Brücken, auftreten, abschotten kann. Die Beschichtung der Ringdichtung und/oder der Quellschnur mit Klebstoffen, wie Kontakt-, Reaktions-Klebstoffen unterstützenden dauerhaften Ortssitz der Dichtungen, soweit sie z. B. in dem Zwischenraum angeordnet werden, ohne die Beweglichkeit des Lagerdeckels in dem Lagertopfes einzuschränken.
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Weder Feuchtigkeit kann auf Oberflächen kriechend in den Ringspalt einwandern noch Feinstpartikel in den Ringspalt eindringen. Gerade durch die Kombination als Dreifach-Dichtungen in dem erfindungsgemäßen Topflager zeichnet sich das erfindungsgemäße Topflager bei starker Beanspruchung und dauerhafter Nutzung frei von jeglicher Korrosion aus. Auch werden weder die Oberflächen des in das Topflager eingreifenden Lagerdeckels noch die dem Lagerdeckel gegenüber liegenden zugewandten Innenseite des Mantels des Lagertopfes durch das Eindringen von Sanden oder Feinstpartikel aufgeraut, so dass weiterhin der Ringspalt frei ist vor Klemmkräften, die zu unter Umständen mechanischen Beschädigungen der Oberflächen führen können und die Bewegungsfreiheit des Lagerdeckels in dem Lagertopf einschränken können.
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In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Topflagers ragt der Lagerdeckel mit seinem dem Lagertopf abgewandten Kragen über die Innenseite des Mantels des Lagertopfes um ein Maß hinaus, welches z. B. in 0,5- bis 1,2- oder 1,5- bis 2,5-Fachen der Druckkissendicke A entspricht. Die Breite des kolbenartigen oder zylindrischen Körperabschnitts des Lagerdeckels ist so auf ein Mindestmaß beschränkt, dass die Breite den Ringspalt zwischen der Innenseite des Mantels des Lagertopfes und der Außenseite des kolbenartigen Körperabschnitts die Einhaltung der Beweglichkeit des Lagerdeckels im Lagertopf hinreichend gewährleistet. Auch der Abstand des Kragens von dem Mantel ermöglicht den Federweg des Lagerdeckels in dem Lagertopf. Dieses gewisse Spiel von Lagerdeckel in dem Lagertopf ermöglicht ein zwängungsfreies Kippen und Vertikalbewegungen des Lagerdeckels in dem Lagertopf, ohne Einschränkung der Bewegungen durch erhöhten Abrieb und verstärkte Reibung sowie erniedrigte Standfestigkeit des Dichtungsrings, wie in herkömmlichen Topflagern zu beobachten ist.
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Bei dauerhafter Nutzung wird die hinreichende Abdichtfunktion der Dichtung des Ringspaltes gegenüber Witterungseinflüssen von außen in hinreichender Weise bewerkstelligt. Um ein Zusammenwirken von drei Dichtungen Faltkörper, Ringdichtung und Quellschnur zu ermöglichen, überragt vorzugsweise der Lagerdeckel mit seinem Kragen die Innenseite des Mantels um ein o. g. Maß hinaus.
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In einer weiteren besonderen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Topflagers ist der Bereich der Außenseite des Körperabschnitts des Lagerdeckels, welcher unterhalb der Quellschnur sich befindet, nach außen gewölbt, wie konvex ausgebildet.
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Das erfindungsgemäße Topflager zeichnet sich aus durch
die hinreichende Standfestigkeit der Dichtungen gegenüber Umwelteinflüssen, wie Feuchtigkeit und Eindringen von Feinstpartikeln,
die dauerhafte Korrosionsabschirmung,
die Beibehaltung der Gleiteigenschaften mit einer hohen Abriebfestigkeit, aus.
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Ebenso ist der Verschleiß des Dichtungsrings in dem erfindungsgemäßen Topflager durch das Fehlen von Feuchtigkeit und Feinstpartikeln gering, so dass auch die Lebensdauer des erfindungsgemäßen Topflagers im Gegensatz zu herkömmlichen sich deutlich erhöht.
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Ausführungsbeispiele
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Die Zeichnungen zeigen aufgrund einer zeichnerischen Vereinfachung in schematischer, stark vergrößertet Weise, ohne Anspruch auf eine maßstabsgetreue Wiedergabe in
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1 den Längsschnitt durch das erfindungsgemäße Topflager mit dem Faltkörper und der Ringdichtung als Dichtung in dem Zwischenraum,
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2 den Längsschnitt durch das erfindungsgemäße Topflager mit dem Faltkörper als Dichtung,
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3 den Längsschnitt durch das erfindungsgemäße Topflager mit der Quellschnur als Dichtung in dem Ringspalt,
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4 den Längsschnitt durch das erfindungsgemäße Topflager mit Faltkörper und Quellschnur als Dichtung in dem Ringspalt,
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5 den Längsschnitt durch das erfindungsgemäße Topflager mit der Quellschnur in dem Zwischenraum zwischen Kragen des Lagerdeckels und dem Mantel des Lagertopfes
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6 den Längsschnitt durch das erfindungsgemäße Topflager mit dem Faltkörper, der Quellschnur in dem Ringspalt und dem Dichtungsring in dem Zwischenraum als Dreifach-Dichtung.
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Das erfindungsgemäße Topflager umfasst einen Lagertopf 1. Der Lagerdeckel 2 ist im Längsschnitt T-förmig. Der obere Teil des Lagerdeckels 2 umfasst einen Kragen 4, an den sich unterseitig ein zylindrischer Körperabschnitt 9 anschließt. Der zylindrische Körperabschnitt 9 greift in das Innere des Lagertopfes 1. Das Innere des Lagertopfes 1 wird seitlich begrenzt von den Innenseiten 26 des Mantels 8 des Lagertopfes 1 und unterseitig von dem Topfboden 20 des Lagertopfes 1. Auf dem Topfboden 20 lastet das Druckkissen 3.
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Das Druckkissen 3 umfasst ein elastomeres Material. Der Lagerdeckel 2 greift kolbenartig in das Innere des Lagertopfes 1 und überträgt bei Beaufschlagung von z. B. Verkehrslasten aus dem Überbau Vertikalkräfte auf das Druckkissen 3. Der zylindrische Körperabschnitt 9 ist unter Bereitstellung eines Ringspaltes 12 von der Innenseite 26 des Mantels 8 beabstandet, um beispielsweise bei Verdrehungen ein Verklemmen des Lagerdeckels 2 in dem Lagertopf 1 zu vermeiden. Der umlaufende Ringspalt 12, der seitlich von der Innenseite 26 des Mantels 9 und der Außenseite 21 des Körperabschnitts 9 begrenzt wird, ermöglicht das freie Spiel des Lagerdeckels 2 in dem Lagertopf 1. Um das Eindringen des Druckkissens 3 bei Kraftbeaufschlagung in den Ringspalt 12 zu vermeiden, ist zwischen dem Körperabschnitt 9 des Lagerdeckels 2 und dem Druckkissen 3 ein Dichtungsring 18 eingelassen. Der Dichtungsring 18 wird in einer entlang der oberen äußeren Kante des Druckkissens 3 ausgebildeten Umfangsnut 18a geführt und liegt gegen die Innenseite 26 des Mantels 8 an. Der Dichtungsring 18 verhindert das Austreten oder Hineinwandern des Druckkissens 3 bei hoher Kraftbeaufschlagung in den Ringspalt 12.
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Der Ringspalt 12 steht in Verbindung mit dem Zwischenraum 31, welcher von der Unterseite 22, 32 des Kragens 4 des Lagerdeckels 2 und dem, der Unterseite 22 gegenüberliegenden oberen Rand 14 des Mantels 8 des Lagertopfes 1 gebildet wird.
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Um das Eindringen von z. B. der Feuchtigkeit zu vermeiden, ist es erforderlich, den Ringspalt 12 hermetisch gegenüber Witterungseinflüssen und Kriechwasser abzudichten. In herkömmlichen Topflagern wird zwar sich bemüht, das Austreten von elastomeren Druckkissenmaterial in den Ringspalt 12 zu vermeiden, es wird aber übersehen, dass das Austreten von elastomeren Druckkissenmaterial in den Ringspalt gefördert wird durch das Auftreten korrosiver oder korridierender Oberflächen des Körperabschnitts 9 des Lagerdeckels 2 und der Innenseite 26 des Mantels 8 des Lagertopfes 1 und das Eindringen von Feinstpartikel in den Ringspalt, die zur Oberflächenaufrauung und damit verstärktem mechanischem Abrieb des Dichtungsrings 18 des Bereichs um den Dichtungsring 18 führen.
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Um das Eindringen von Feuchtigkeit über den Zwischenraum 31 in den Ringspalt 12 in hinreichender Weise zu vermeiden, ist als Dichtung in einem Ausführungsbeispiel ein, z. B. hohlkörperförmiger, wie hohlzylindrischer, Faltkörper 17 als in Längsrichtung und in Querrichtung elastischer Balg mit seinem oberen Ende an dem Kragen 4 des Lagerdeckels 2 und mit seinem unteren Ende an dem oberen Rand 14 des Mantels 8 verklebt. Der Balg schottet in hinreichender Weise den Zwischenraum 31 zwischen dem Kragen 4 des Lagerdeckels 2 und dem Mantel 8 des Lagertopfes 1 ab ohne die Beweglichkeit des Lagerdeckels 2 in dem Lagertopf 1 einzuschränken.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist der Faltkörper 17 als elastischer Balg im Längsschnitt harmonikaartig ausgebildet. In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist in dem Zwischenraum 31 zwischen dem Kragen 4 und dem Mantel 8 als Dichtung eine Ringdichtung 19 angeordnet. Die Ringdichtung 19 umfasst ein elastisches, gummielastisches oder kunststoffartiges Material. Die Ringdichtung 19 ist mit einer selbstklebenden Oberflächenbeschichtung versehen. Sie kann im Längsschnitt eckig sein. In einem weiteren Ausführungsbeispiel (nicht gezeigt) sind ihre Seiten 19b, konvex oder konkav ausgebildet sein, um bei starker Kraftbeaufschlagung des Lagerdeckels 2 und Verringerung der Höhe des Zwischenraums 31 den dauerhaften Ortssitz der Ringdichtung 19 zu unterstützen.
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Die Führung der Ringdichtung 19 wird unterstützt durch das Einlassen der Ringdichtung 19 in einer Nut. In einem Ausführungsbeispiel (nicht gezeigt) ist eine auf dem oberen Rand 14 des Mantels 8 ausgefräste Nut und eine weitere Nut gegenüberliegend angeordnet, die aus der Unterseite 22 des Kragens 4 ausgefräst ist. Die Nutführung unterstützt die Ortsfestigkeit der Ringdichtung 19 bei Kippbewegungen des erfindungsgemäßen Topflagers.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel befindet sich in dem Zwischenraum 31 und/oder in dem Ringspalt 12 eine Quellschnur 15. Auch der Ortssitz der Quellschnur 15 kann zumindest einseitig durch Notführung in dem Lagerdeckel 2 und/oder in dem Lagertopf 1 unterstützt werden. Unter Nutführung wird auch verstanden, dass zumindest eine Nut die Ringdichtung 19 oder die Quellschnur 15 aufnehmen kann.
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Auch die Kombination aus dem Faltkörper 17, der Ringdichtung 19 und der Quellschnur 15 ermöglicht gerade in besonders widrigen Umweltbedingungen und Witterungseinflüssen eine hinreichende Abschottung des Ringspaltes 12 gegenüber dem Einkriechen der Feuchtigkeit und Eindringen der Feinstpartikeln, so dass sich das erfindungsgemäße Topflager von hoher Abrieb- und Standfestigkeit auszeichnet.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel (nicht gezeigt) kann derjenige Bereich 9a der Außenseite 21 des Körperabschnitts 9 des Lagerdeckels 2, welcher unterhalb oder unter der an der Außenseite 21 angeordneten Quellschnur 15 als Dichtung sich befindet, konvex ausgeformt sein, ohne die Beweglichkeit des Lagerdeckels 2 in dem Lagertopf 1 bei Horizontalkräften und Vertikallasten einzuschränken.
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Weiterhin ist die Breite des kolbenartigen Körperabschnitts 9 des Lagerdeckels 2 dergestalt auf ein Mindestmaß beschränkt, dass die Breite den Ringspalt 12 zwischen der Innenseite 26 des Mantels 8 des Lagertopfes 1 und der Außenseite 21 des kolbenartigen Körperabschnitts 9 unter Einhaltung der Beweglichkeit des Lagerdeckels 2 im Lagertopf 1 bereitstellt. Die Breite des durch den Ringspalt definierten Spiels des Lagerdeckels 2 in dem Lagertopf 1 zwischen der Innenseite des Mantels 8 des Lagertopfs 1 und dem kolbenförmigen Körperabschnitt 9 des Lagerdeckels 2 kann geringer als die Höhe der Umfangsnut sein.
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Es zeigt sich, dass das erfindungsgemäße Topflager den Ringspalt gegenüber Eindringen von Feuchtigkeit und Feinstpartikeln in hinreichender Weise abschottet.
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Das erfindungsgemäße Topflager eignet sich für den Einsatz von Brückenbauwerken und sonstigen Bauwerken gerade in Bereichen, in welchen besonders widrige Umweltbedingungen auftreten, denn die Verwendung des Faltkörper 17, der Ringdichtung 19 und/oder der Quellschnur 15, insbesondere in deren Kombination in dem Ringspalt 12 und/oder in dem Zwischenraum 31 verhindert das Auftreten von Korrosion der den Ringspalt 12 begrenzenden Oberflächen von Lagerdeckel 2 und Lagertopf 1 und vermeidet das unerwünschte Aufrauen dieser durch Eindringen von Feinstpartikeln.
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Das erfindungsgemäße Topflager ermöglicht zudem bei dauerhafter Nutzung eine hinreichende Beweglichkeit des Lagerdeckels 2 in dem Lagertopf 1 bei Auftreten sowohl hoher Verkehrslasten wie auch starken Horizontalkräften, ohne dass der das Eindringen des Druckkissens 3 in den Ringspalt 12 begrenzende Dichtungsring 18 einem besonderen Abrieb unterliegt.
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Das erfindungsgemäße Topflager zeichnet sich durch eine hohe Standfestigkeit der Dichtungen und durch gleichbleibend geringen Reibungswiderstand, damit geringe Reibung und Materialabrieb, auf.
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Die günstigen Gleiteigenschaften, die hohe Abriebfestigkeit mit guten Festigkeitswerten lassen den Einsatz des erfindungsgemäßen Topflagers sowohl in Breiten mit hoher Feuchtigkeit wie auch in Breiten mit hohem Auftreten von Feinstpartikeln zu.
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Hinzutretend ermöglicht die Verwendung der Dreifach-Dichtungen mit Faltkörper, Ringdichtung und Quellschnur, dass die Breite des Dichtspiels zwischen der Topfinnenwand bzw. Innenseite des Mantels und der zylindrischen Außenfläche bzw. Außenseite des Lagerdeckels weiterhin möglichst klein gehalten werden kann, ohne dass die Gefahr von beispielsweise bei Verdrehung auftretenden Klemmkräften besteht.
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Die Dichtung des erfindungsgemäßen Topflagers zeichnet sich auch bei Grenzzuständen der Gebrauchstauglichkeit durch hinreichende Abschottung des Ringspaltes 12 gegenüber Feuchtigkeit und Feinstpartikeleinflug aus.
