DE1202813B

DE1202813B - Kipplager, insbesondere fuer Bruecken

Info

Publication number: DE1202813B
Application number: DEA42170A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Wolfhart Andrae; Dipl-Ing Louis Wintergerst; Dipl-Ing Erwin Beyer
Original assignee: LOUIS WINTERGERST DIPL ING
Current assignee: LOUIS WINTERGERST DIPL ING
Priority date: 1963-01-25
Filing date: 1963-01-25
Publication date: 1965-10-14
Also published as: CH399512A; BE643026A; AT247902B; NL6400542A; DK111176B; AT246216B; GB1041233A

Description

Kipplager, insbesondere für Brücken Als Kipplager für Bauwerke, insbesondere für Brücken, werden sogenannte Gummitopflager verwendet. Bei diesen Lagern wird die Kippbewegung durch die Verformung eines durch einen Topf und einen Kolben allseitig umschlossenen Druckkissens aus elastischer oder plastischer Masse ermöglicht, das beispielsweise aus Gummi besteht. Solche Lager gestatten Kippbewegungen in einer oder in mehreren Richtungen.
Eine bauliche Schwierigkeit bei Lagern dieser Art besteht darin, daß die Fuge zwischen dem Kolben und der Topfwand so gestaltet sein muß, daß die das unter hohem Druck stehende Kissen bildende Masse nicht entweichen kann. Der Kolben verschiebt sich bei Kippbewegungen gegenüber der Wand des Topfes in zum Topfboden senkrechter Richtung um mehrere Millimeter und führt auch horizontale Bewegungen gegenüber dem Topf aus. Dabei legt sich der Kolben auf einer Seite an die Topfwand an, und die Fuge auf der gegenüberliegenden Seite wird doppelt so groß. Bisher sind zum Dichten der Fuge Dichtringe aus Metall verwendet worden, die unterhalb des Kolbens in einer Nut des Druckkissens eingelassen sind. Mit diesen Dichtringen ist anfänglich eine sichere Überbrückung der Fuge möglich; es kann dann also das Kissen nicht in die Fuge eindringen.
Aus wirtschaftlichen und baulichen Gründen ist man bestrebt, die Abmessungen des Lagers klein zu halten, und läßt deshalb Pressungen der elastischen oder plastischen Masse des Druckkissens von 300 bis 400 kp/cm2 und mehr zu. Mit der gleichen Pressung wird der Dichtring an die Topfwand und den Kolben gedrückt. Werden bei solchen Pressungen die Kippbewegungen oft wiederholt, so zeigen sich Zerstörungen an den Dichtringen und an der Topfwand. Dadurch wird die Kippbewegung behindert und die Dichtwirkung beeinträchtigt. In ähnlicher Weise treten auch Zerstörungen zwischen Topfwand und Kolben auf, wenn sich bei Kippbewegungen der Kolben an die Topfwand anlegt und gleichzeitig in senkrechter Richtung verschiebt.
Die Erfindung betrifft ein solches Kipplager, bei dem die Last durch einen Kolben übertragen wird, der auf einem in einem vorzugsweise runden Topf eingeschlossenen Druckkissen aus elastischer oder plastischer Masse mit seitlichem Spiel abgestützt ist und bei dem vor der Fuge zwischen Kolben und Topf auf der Seite des Druckkissens mindestens ein Dichtring angeordnet ist. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorstehend erläuterten Mängel solcher Lager zu beseitigen.
,Die Lösung dieser Aufgabe besteht gemäß der Erfindung darin, daß in der Fuge zwischen Kolben und Wand des Topfes mindestens ein Führungsring angeordnet ist und daß dieser Führungsring und der Dichtring aus einem Kunststoff mit geringem Reibungsbeiwert, z. B. Polytetrafluoräthylen, bestehen.
Gegenüber den bekannten Dichtringen aus Metall und einer Lagerung des Kolbens ohne Führungsring ergibt sich der Vorteil, daß die Reibungskräfte erheblich herabgesetzt werden und deshalb sowohl zwischen Dichtung und Topfwand als auch zwischen Kolben und Topfwand keine Kräfte mehr auftreten, die Zerstörungen hervorrufen. Auch werden kleine Unebenheiten der Wand durch das plastische Verhalten des Kunststoffes ausgeglichen. Bei der Kippbewegung des Kolbens wird der Dichtring auf Torsion beansprucht. Der bei dem Lager nach der Erfindung verwendete Kunststoff paßt sich dank seines plastischen Verhaltens den hierdurch hervorgerufenen, durch Wand und Kolben bestimmten Winkeländerungen leicht an.
Die beiden Ringe können durch einen Spalt voneinander getrennt sein; sie können aber auch unmittelbar übereinander angeordnet sein. In manchen Fällen kann es vorteilhaft sein, Dicht- und Führungsring zu einem einzigen Ring zu vereinigen. Der Querschnitt der Ringe wird den auftretenden Kräften entsprechend gewählt. So können der oder die Ringe im Querschnitt rechteckig, dreieckig oder trapezförmig ausgebildet sein. Als Führungsring kann auch ein nach oben gefaltetes Band aus Polytetrafluoräthylen -Gewebe dienen, dessen radial bzw. nach unten verlaufende Enden den Dichtring an mindestens zwei Seiten umschließen.
Weitere Merkmale der Erfindung sind Gegenstand der Ansprüche 7 bis 9.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden an Hand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt F i g. 1 schematisch ein Kipplager mit einem Dicht-und einem Führunasring, F i g. 2 in vergrößerter Darstellung den linken Teil des Lagers nach F i a. 1, F i g. 3 und 4. Dicht- und Führungsringe mit unterschiedlichen Querschnitten, F i a. 5 einen Dicht- und einen Führungsring, die u i C c um ttelbar übereinander angeordnet und zu einem Ring vereinigt sind, F i g. 6 ein Lager, bei dem Dicht- und Führungsring zu einem R-na von dreieckigem Querschnitt miteinander vereinigt sind, F i g. 7 ein Lager, bei dem Dicht- und Führungsring zu einem Ring miteinandevereinigt sind, dessen Querschnitt ein Trapez ist, F i g. 8 einen Führungsring aus einem nach oben gefalteten Kunststoffgewebeband, F i g. 9 die Verbindung eines Dichtringes an der Stoßstelle und F i g. 10 die Abdeckung der Stoßstelle mit einer Blech- oder Kunststoffolie.
Nach F i Q. 1 ist das aus Gummi oder einem ähnlich nachgiebigen Stoff bestehende Druckkissen 1 in einem Topf eingeschlossen, der aus einer zylindrischen Wand 2 und dem Boden 3 besteht. Wand und Boden bestehen aus Stahl und können getrennt oder aus einem Stück hergestellt und im ersten Fall durch Schweißung miteinander verbunden sein. Auf dem Druckkissen 1 ist der die Last übertragende Kolben 4 abgestützt. Vor der Fuge zwischen der Wand 2 und dem Kolben 4 ist druckkissenseitig ein Dichtring 5 angeordnet, der aus einem Kunststoff mit geringem Reibungsbeiwert, vorzugsweise Polytetrafluoräthylen, besteht. Zum Führen des Kolbens 4 ist in der Fuge zwischen Kolben und Wand ein Führungsring 6 angeordnet, der auch aus Polytetrafluoräthylen besteht. Der Kolben 4 wird mit dem Führungsring 6 genau in die Wand 2 eingepaßt, so daß er in horizontaler Richtung geführt ist und nur kleine Ausweichbewegungen machen kann. Der Topf und der Kolben sind mit dem Bauwerk, wie durch die Schraffur angedeutet, verbunden. Die auftretenden Bewegungen und Kräfte sind durch Pfeile angedeutet.
In F i g. 2 ist der linke Teil des Kipplagers nach F i g. 1 in vergrößertem Maßstab dargestellt. Der Führungsring 6 ist in den Kolben 4 eingelassen und kann nur im Bereich der schmalen Fuge 7 ausweichen. Bei Kippbewegungen legt sich der Kolben an die Wand an, so daß bei zum Boden senkrechter Verschiebung große Reibungskräfte auftreten. Diese werden noch erhöht, wenn durch das Lager zusätzlich horizontale Kräfte übertragen werden müssen. Versuchsreihen haben ergeben, daß auch an dieser Stelle Polytetrafluoräthylen den Beanspruchungen besser gewachsen ist als Metall. Dies wird dadurch erklärt, daß zwischen einem Führungsring aus Metall bei Kippbewegungen des Kolbens 4 nur eine Linienberührung zwischen dem Führungsring 6 und der Wand 2 auftritt, so daß sich hohe örtliche Pressungen und eine dementsprechend schnelle Abnutzung ergeben. Besteht dagegen der Ring auf steifplastischem Kunststoff, so liegt auch bei Kippbewegungen derFührungsring 6 auf seiner gesamten Höhe an der Wand 2 des Topfes an. Es können deshalb größere horizontale Kräfte übertragen werden.
Der Dichtring 5 ist in das Druckkissen 1 eingelassen und dichtet den unteren Teil der Fuge 7 zwischen der Wand 2 und dem Kolben 4 ab. Auch er besteht aus Polytetrafluoräthylen, wodurch die Reibungskräfte zwischen der Wand 2 und dem Dichtring 5 verringert werden, die bei Kippbewegungen auftreten.
Die Verwendung von Polytetrafluoräthylen hat bei beiden Ringen den Vorteil, daß kleine Unebenheiten der Wand des Topfes ausgeglichen werden. Beide Ringe werden bei Belastungen des Lagers hoch auf Druck beansprucht. Durch die dünne Fuge 7 wird ein Ausweichen des Kunststoffes quer zur Richtung des Druckes verhindert, weil das Fließen des Kunststoffes innerhalb der Fuge zuverlässig zum Stehen kommt. Die Dicht- und Führungseigenschaften der Ringe bleiben also auch bei Dauerbelastung unverändert.
In F i g. 3 ist eine Ausführungsform dargestellt, bei der die Ringe dreieckigen Querschnitt haben, während F i g. 4 zeigt, daß auch trapezförmige oder ähnliche Querschnitte verwendet werden können.
In F i g. 5 sind Dicht- und Führungsring zu einem Ring 8 vereinigt, dessen unterer Teil das Druckkissen 1 gegen die Fuge 7 abdichtet und dessen oberer Teil die Führung beim übertragen waagerechter Lasten auf die Topfwand übernimmt. Wie durch die punktierte Linie angedeutet, können auch zwei getrennte, aufeinanderliegende Ringe benutzt werden.
Bei dem Lager nach F i g. 6 sind beide Ringe zu einem einzigen Ring 8 vereinigt, der im Querschnitt dreieckig ausgebildet ist. Dadurch ergibt sich eine selbsttätige Zentrierung des Kolbens 4 in der Wand 2. Die Neigung der am Druckkissen 1 bzw. am Kolben 4 anliegenden Seite des Dreiecks wird den auftretenden Kräften entsprechend gewählt.
F i g. 7 zeigt einen Ring 8, der sowohl als Dichtals auch als Führungsring wirkt und einen trapezförmigen Querschnitt hat. Dies kann bei bestimmten Last- und Bewegungsverhältnissen vorteilhaft sein.
In F i g. 8 ist eine weitere Ausführungsform dargestellt, bei der der Führungsring 9 aus einem nach oben gefalteten Gewebeband aus Polytetrafluoräthvlen besteht. Die Enden verlaufen nach unten bzw. radial und umschließen den Dichtring 5 an zwei Seiten.
Es ist nicht unbedingt nötig, die Ringe aus einem Stück herzustellen. Bei dem Führungsring 6 nach F i g. 8 genügt es, die Enden des Gewebebandes stumpf aneinanderstoßen zu lassen, da eine Dichtung nicht erforderlich ist. Bei dem Dichtring 5 wird gemäß F i g. 9 die Stoßstelle durch eine überblattung 10 gebildet. Dies reicht aus, da die feinen Zwischenräume bei den auftretenden Druckbeanspruchungen infolge des steifplastischen Verhaltens des Polytetrafluoräthylens zugedrückt werden. Man kann aber auch die Enden des Dichtringes 5 stumpf gegeneinander stoßen und gemäß F i g. 10 durch ein entsprechend geformtes Blech- oder Kunststoffstück 11 von genügender Festigkeit abdecken.
Wenn erforderlich, kann man statt eines auch mehrere Dichtringe einlegen und die Stoßstellen gegeneinander versetzen, um so eine bessere Dichtung zu erzielen. Ist der Topf des Lagers nicht rund, sondern recht- oder vieleckig, so kann man den Dichtring aus Streifen bilden, die die Länge der Seiten des Recht-oder Vieleckes haben und an den Ecken überblattet sind.

Claims

Patentansprüche: 1. Kipplager, insbesondere für Brücken, bei dem die Last durch einen Kolben übertragen wird, der auf einem in einem vorzugsweise runden Topf eingeschlossenen Druckkissen aus elastischer oder plastischer Masse mit seitlichem Spiel abgestützt ist und bei dem vor der Fuge zwischen Kolben und Topf druckkissenseitig mindestens ein Dichtring angeordnet ist, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß in der Fuge (7) zwischen Kolben (4) und Wand (2) des Topfes mindestens ein Führungsring angeordnet ist und daß dieser Führungsring und der Dichtring aus einem Kunststoff mit geringem Reibungsbeiwert, z. B. Polytetrafluoräthylen, bestehen.
2. Kipplager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Dicht- und Führungsring unmittelbar übereinander angeordnet sind.
3. Kipplager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Dicht- und Führungsring zu einem Ring (8) vereinigt sind.
4. Kipplager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Ringe im Querschnitt rechteckig ausgebildet sind.
5. Kipplager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Ringe im Querschnitt dreieckig ausgebildet sind.
6. Kipplager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungsring (9) aus einem nach oben gefalteten Gewebeband aus Polytetrafluoräthylen besteht, dessen radial bzw. nach unten verlaufende Enden den Dichtring (5) an mindestens zwei Seiten umschließen.
7. Kipplager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Dicht- und/oder Führungsring aus einem Polytetrafluoräthylenstreifen besteht, dessen Stoß als Blattstoß ausgebildet ist. B.
Kipplager nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anordnung mehrerer Dicht- und/oder Führungsringe deren Stöße gegeneinander versetzt sind.
9. Kipplager nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden des Dichtringes stumpf gegeneinandergestoßen sind und die Stoßstelle durch eine Folie aus Metall, dichtem Gewebe oder Kunststoff abgedeckt ist (F i g. 10). In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1045182; österreichische Patentschrift Nr. 220 188.