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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Dämpfungsmodul zur Reduzierung von Schwingungen bzw. Lärmentwicklung an Schienen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Technologischer Hintergrund
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Auf Schienen sich fortbewegende Schienenfahrzeuge, insbesondere Züge, Straßenbahnen und dgl. bewirken, dass die Schienen beim Überfahren in Schwingungen gebracht werden. Die entstehenden Schwingungen verbreiten sich durch die Schienen und die Räder des Schienenfahrzeugs in die Umgebung. Hierdurch entstehen Geräusche, die eine erhebliche Lärmbeeinträchtigung darstellen können und daher vor allem in Städten sowie Siedlungsbereichen unerwünscht sind. Es gibt demzufolge ein permanentes Bestreben, die durch das Fahren von Schienenfahrzeugen auf Gleisen schwingungsbedingt entstehenden Geräusche zu vermeiden oder zumindest zu reduzieren.
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Stand der Technik
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Im Stand der Technik existieren bereits unterschiedlichste Lösungsvorschläge, um schwingungsbedingt entstehende Geräusche an Eisenbahngleisen zu verhindern bzw. zu reduzieren.
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Ein Dämpfungsmodul gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der
DE 33 46 993 A1 sowie der
EP 0 150 264 bekannt. Bei dem darin beschriebenen Dämpfungsmodul kommt eine auf beiden Seiten der Schiene angeordnete Dämpfungsplatte in Form eines Metallblechs zum Einsatz, das zur Schiene hin mit einer formbeständigen Kunststoffschicht versehen sein kann. Zwischen Dämpfungsplatte und Schiene ist ein dauerfließfähiger Kunststoff angeordnet. Die Dämpfungsplatte kann durch eine Verlängerung zu einer U-förmigen Schale gestaltet werden, die von oben mit Beton befüllbar ist. Alternativ kann auch ein U-förmiges Blech mittels einer am Schienenfuß angeordneten Dichtung vorgesehen sein. Auch bei dieser Ausgestaltung wird das U-förmige Blech mit Beton befüllt. Zudem ist es möglich feste Körper, die z. B. aus Holz, Kunststoff oder Schaumstoff bestehen zusammen mit dem Beton einzufüllen.
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Weiterhin ist aus der
WO 03 085201 A1 ein Dämpfungsmittel für Schienen bekannt, welches einen durch Extrudieren oder Spritzgießen hergestellten Kammerfüllkörper bestehend aus einem Duroplast und in letzteren fein verteilten Metallkomponenten umfasst. Der fertige Körper besitzt ein spezifisches Gewicht von mehr 2,4 g/cm
3. Ein ähnliches Dämpfungsmodul ist auch aus der
EP 2 314 768 A1 bekannt.
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Schließlich beschreibt die
DE OS 1 784 171 ein Dämpfungsmodul, bei dem im Steg- und Kopfbereich der Schiene ein Überzug aus einem unter der Wirkung von Schwingungen keine nennenswerten Formänderungen erleidenden Kunststoff aufweist, auf den ein oder mehrere Metalldeckblätter befestigt sind.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein alternatives Dämpfungsmodul zur Verfügung zu stellen.
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Lösung gemäß der Erfindung
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Die vorstehende Aufgabe wird bei dem Dämpfungsmodul gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass der Dämpfungskörper als mit einem Dämpfungsmaterial befüllbarer, umschlossener Hohlkörper ausgestaltet ist. Hierdurch wird es erstmals möglich, den Hohlkörper einerseits mit einem je nach Bedarf einzusetzenden Dämpfungsmaterials zu befüllen andererseits gleichzeitig die Dämpfungseigenschaften durch die konkrete Abstimmung der Art des Dämpfungsmaterials, der Form der das Dämpfungsmaterial festlegenden Partikel sowie durch den Befüllungsgrad variabel festzulegen. Durch die Bewegung, bzw. Reibung des insbesondere geschütteten Dämpfungsmaterials innerhalb des Hohlkörpers kann einerseits Schwingungsenergie besser in Wärme umgewandelt werden sowie sich andererseits aufgrund der großen Oberfläche der Füllstoffpartikel eine erhöhte Energieabsorption einstellen. Durch dieses Prinzip (Masse und Reibung zwischen den losen Dämmstoffpartikeln) kann das Dämpfungsmodul im Vergleich zu den aus dem Stand der Technik bekannten einstückigen Dämpfungsmodulen erheblich mehr an Energie und dadurch Schwingungen wesentlich besser absorbieren. Darüber hinaus ist das Dämpfungsmodul einfach handhabbar, da es leicht ist und erst vor Ort befüllt werden kann.
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Zweckmäßigerweise handelt es sich bei dem Dämpfungsmaterial um loses Schüttgut, vorzugsweise um Partikelschüttgut. Durch die Oberfläche der Schüttgutpartikel wird ein erheblicher Anteil an Energie absorbiert. Durch die Einstellung der Partikelgröße bzw. der spezifischen Oberfläche des Schüttguts können die Eigenschaften der Energieabsorption eingestellt werden. Das Schüttgut kann in einfacher Weise unmittelbar am Installationsort bereitgestellt und in den Hohlkörper bedarfsgerecht eingefüllt werden.
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Die vorliegende Erfindung bietet den Vorteil, dass unterschiedlichste Schüttgutpartikel einsatzbedingt je nach den Anforderungen verwendet werden können. Insbesondere können die Partikel aus einem Material oder einer Kombination aus der Gruppe der Kunststoff-, Metall-, Natur-, Elastomer- und/oder Hybridmaterialien bestehen. Beispielweise können Naturstoffe wie Sand oder auch Industrieabfälle, wie Gummigranulat, Reifenschnitzel oder Schlackengranulat etc. eingefüllt werden oder zumindest einen Bestandteil der Füllung des Hohlkörpers darstellen.
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Zur Beeinträchtigung der Absorptionsfähigkeit von Energie können die Partikel insbesondere eine vorbestimmte geometrische Form z. B. Kugelform, Kubusform, Pyramidenform oder T-Profilform oder eine Mischung davon besitzen.
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Alternativ können auch Partikel mit unbestimmter Form wie z. B. Naturstoffe, insbesondere Sand zum Einsatz kommen.
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Alternativ kann es sich anstatt um Feststoff bei dem Dämpfungsmaterial auch um flüssiges oder fließfähiges, jeweils nicht aushärtendes Material handeln. Auch dies ermöglicht die vorliegende Erfindung.
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Je nach den Gegebenheiten, ermöglicht es das erfindungsgemäße Dämpfungsmodul, dass der Hohlkörper vollständig oder, wenn gewünscht, nur zum Teil mit Dämpfungsmaterial befüllt sein kann. Die Dämpfungseigenschaften können so durch genaue Einstellung des Befüllungsgrades noch weiter optimiert werden.
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Zweckmäßigerweise wird ein Dämpfungsmaterial zum Einsatz gebracht, welches eine Dichte im Bereich von 0,2 bis 10,0 g/cm3, vorzugsweise 0,5 bis 8,8 g/cm3 aufweist. Entsprechendes Material hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen.
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Die als Dämpfungsmaterial einzusetzenden Partikel können unterschiedliche Abmessungen besitzen. Zweckmäßigerweise liegen die Partikel- bzw. Profilabmaße in einem Bereich von 0,01 mm bis 100 mm, vorzugsweise 0,1 mm bis 50 mm.
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Die Erfindung ermöglicht es zudem, den Hohlkörper in einfacher Weise als Hohlprofil, beispielsweise als stranggepresstes Hohlprofil auszubilden. In diesem Fall müssen lediglich die Enden verschlossen und Befüllöffnungen nachträglich eingebracht werden.
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Ebenso ist es durch die Erfindung möglich, den Hohlkörper aus mehreren zusammenfügbaren Schalenteilen aufzubauen. Insbesondere kann der Hohlkörper aus zwei Längsschalen, vorzugsweise zwei Längshalbschalen ausgebildet sein. Die Schalen werden vorgefertigt und anschließend zu dem Hohlkörper durch eine geeignete Verbindungstechnik, z. B. durch Kleben, Schweißen oder Verschmelzen miteinander verbunden.
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Zweckmäßigerweise befindet sich zwischen dem Hohlkörper und der Schiene eine elastische Schicht, um einen Luftspalt zwischen Schienen und Hohlkörper zu vermeiden und damit eine möglichst gute Schallankopplung der Schiene zum Dämpfungsmodul zu gewährleisten.
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Vorzugsweise kann die elastische Schicht an dem Hohlkörper fixiert sein, beispielsweise in Form einer Kunststofffolie, eines Bandes oder einer Paste.
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Zur Befüllung des umschlossenen Hohlkörpers weist dieser mindestens eine oberseitige Einfüllöffnung für das Dämpfungsmaterial auf. Zweckmäßigerweise ist die Einfüllöffnung durch ein Verschlusselement verschließbar.
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Die Erfindung ermöglicht es aufgrund ihrer Konstruktion, dass der Hohlkörper mindestens ein weiteres Funktionselement beinhaltet, bzw. ein solches in ihn integriert ist. Ein entsprechendes Funktionselement stellt beispielsweise einen Kabelführungsschacht für ein Signalkabel dar, welcher an der Innen- oder Außenseite des Hohlkörpers angebracht oder in die Wand des Hohlkörpers integriert sein kann. Beispielsweise kann hierbei ein Längsschlitz vorgesehen sein, um das Kabel seitwärts in den Kabelführungskanal einzuschieben.
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Zweckmäßigerweise besteht der Hohlkörper aus einem Kunststoffmaterial, insbesondere aus thermoplastischem Kunststoffmaterial.
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Beschreibung zweckmäßiger Ausführungsbeispiele
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Die Erfindung wird nachstehend anhand zweckmäßiger Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine Schnittdarstellung durch eine erste Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Dämpfungsmoduls in vereinfachter Darstellung;
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2 eine Schnittdarstellung durch eine zweite Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Dämpfungsmoduls in vereinfachter Darstellung;
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3 eine Schnittdarstellung durch eine dritte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Dämpfungsmoduls in vereinfachter Darstellung sowie
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4 eine Draufsicht auf die Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Dämpfungsmoduls, welches aus zwei Längshalbschalen aufgebaut ist.
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Bezugsziffer 1 bezeichnet eine herkömmliche Schiene eines Eisenbahngleises, Straßenbahngleises oder Ähnlichem. Bezugsziffer 10 bezeichnet ein Dämpfungsmodul, welches an die Kammer der Schiene 1 formgemäß angepasst ist und einen umschlossenen Hohlkörper 2 mit oberseitiger Einfüllöffnung 6 aufweist. Das Dämpfungsmodul 10 wird mittels eines elastischen Halteelements 4 in Form einer Klammer, welcher den Fuß der Schiene 1 unterseitig umgreift und mit ihrem einen Endbereich 12 an der einen Seite des Dämpfungsmoduls 10 anliegt, in Position gehalten. Das Dämpfungsmodul 10 weißt hierzu eine Formausnehmung 8 auf, in die der Endbereich 11 des Halteelements 4, der entsprechend geformt ist, eingreift.
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Im Inneren des Hohlkörpers 2 befindet sich eine Schüttgutfüllung 3, welche aus losen Schüttgutpartikeln besteht. Zwischen dem Hohlkörper 2 und der Schiene ist eine elastische Schicht 5 zur Spaltüberdeckung vorgesehen.
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Wird die Schiene 1 von einem Schienenfahrzeug überfahren, werden die Schwingungen der Schiene über die Wandung des Hohlkörpers 2 auf das Schüttgut 3 übertragen. Die einzelnen Schüttgutpartikel reiben aneinander, wodurch Wärme entsteht und Energie absorbiert wird. Der durch das Befahren der Schiene entstehende Lärm kann hierdurch in erheblicher Weise reduziert werden.
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Bei der Ausgestaltung nach 1 ist lediglich auf der einen Seite der Schiene 1 ein Dämpfungsmodul 10 vorgesehen.
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Die 2 zeigt eine Ausgestaltung, bei der beidseitig der Schiene 1 je ein Dämpfungsmodul 10 mit entsprechendem Befüllungsgrad zum Einsatz kommt. Aufgrund der beidseitigen Anordnung des Dämpfungsmoduls 10 zur Schiene 1 ist in das Dämpfungsmodul 10 in dessen unteren Bereich eine weitere Formausnehmung 13 eingeformt, sodass im montierten Zustand des Dämpfungsmoduls 10 zum Schienenfuß hin ein Hohlraum entsteht, in den der Endbereich 12 des Halteelements 4 eingreifen kann. Die Formausnehmung 8 bzw. 13 kann entweder an bestimmten Stellen des Dämpfungsmoduls 10 vorgesehen sein oder aber jeweils als durchlaufende Formausnehmung ausgebildet sein.
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Da das Dämpfungsmodul 10 einen Hohlkörper 2 aufweist, ermöglicht es die Erfindung, weitere Funktionseinheiten in das Dämpfungsmodul 10 in besonders einfacher Weise zu integrieren. Beispielsweise umfasst das Dämpfungsmodul 10 gemäß 3 einen in den Hohlkörper 2 integrierten Kabelführungsschacht 7. Alternativ kann gemäß einer weiteren Ausführungsform in die Wand des Dämpfungsmoduls 10 ein Hohlraum eingeformt oder an die Außenseite dieser angeformt sein, der als Kabelführungsschacht dient, aber von außen also von der Seite zugänglich bleibt. In diesem Fall kann ein Kabel vorteilhaft von außen als von der Seite entlang eingezogen werden. Der Kabelführungsschacht dient dazu, ein Signalkabel entlang der Schiene unterzubringen.
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Der Hohlkörper 2 kann entweder als kontinuierliches Kunststoffprofil hergestellt werden, welches auf die betreffende Länge abgelängt werden muss und an den Stirnseiten verschlossen werden muss.
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Alternativ kann, wie dies in 4 dargestellt ist, das Dämpfungsmodul 10 auch aus mehreren Schalen, vorzugsweise Längsschalen 2a, 2b aufgebaut sein. Die Längsschalen 2a, 2b können vorproduziert und anschließend mit einer geeigneten Verbindungsmethode z. B. Schweißen, Verschmelzen oder Kleben miteinander zu einem Hohlkörper 2 verbunden werden. Aus der 4 ist (vgl. die gestrichelte Linie) die durchgehende Formausnehmung 8 sowie (vgl. die strichpunktierte Linie) die durchgehende Formausnehmung 13 zu erkennen. Alternativ können die Formausnehmungen 8 bzw. 13 jeweils für sich oder mindestens eine davon auch an einer bestimmten Längenposition des Dämpfungsmoduls 10 angeordnet sein (was in den Zeichnungsfiguren nicht dargestellt ist).
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Ebenso können zur Beeinflussung der Dämpfungseigenschaften als Schüttgutpartikel unterschiedliche Materiale verwendet werden, wie z. B. Metallpartikel, Kunststoffpartikel, Elastomerpartikel, Sandpartikel, Hybridmaterialpartikel, Recyclingmaterial usw.
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Auch kann im Gegensatz zum Stand der Technik durch die Auswahl und Einstellung bestimmter geometrischer Formen der Partikel, z. B. Kugelform, Vierkantform, Trapezform, Pyramidenform oder T-Profilform bedingt eine Beeinträchtigung des Dämpfungsverhalten erfolgen.
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Alternativ können auch Partikel ohne festgelegte Form verwendet werden. Besonders eignet sich die Erfindung auch für die Verwendung von Naturstoffen wie z. B. Sand oder Schüttgut.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schiene
- 2
- Hohlkörper
- 2a
- Schale (Hohlkörper)
- 2b
- Schale (Hohlkörper)
- 3
- Schüttgut
- 4
- elastisches Halteelement
- 5
- elastische Schicht
- 6
- Einfüllöffnung
- 7
- Kabelführungsschacht
- 8
- Formausnehmung
- 9
- Endbereich
- 10
- Dämpfungsmodul
- 11
- Endbereich
- 12
- Endbereich
- 13
- Formausnehmung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 3346993 A1 [0004]
- EP 0150264 [0004]
- WO 03085201 A1 [0005]
- EP 2314768 A1 [0005]
- DE 1784171 A [0006]
