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Die Erfindung geht aus von einem Rollenlager in Form einer Walze aus
nichtmetallischem Werkstoff.
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Bei den gebräuchlichen Rollenlagern bestehen die Walzen aus Stahlguß
od: dgl. Meist sind eine Anzahl Walzen nebeneinander und zwischen besonderen Lagerplatten
angeordnet, die oft als Schemel gebildet sind. Da sie nur Schiebebeanspruchungen
aufnehmen können, sind zusätzlich Kipplager nötig. Diese Rollenlager, die in erster
Linie für den Brückenbau bestimmt sind, sind aufwendig in der Konstruktion und kostspielig;
für den Hochbau sind sie aus diesen und anderen Gründen, z. B. große Bauhöhe, schwierige
Abdichtung, wenig geeignet.
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Aus wirtschaftlichen Gründen sind diese Rollenlager oft mit nur einer
Walze ausgestattet, soweit diese in der Lage ist, den Auflagedruck allein zu übernehmen.
Aber auch hier tritt neben den bekannten Nachteilen unter anderem auch der Nachteil
auf, daß die über die obere Lagerplatte verteilten Kräfte, die durch die punktartige
Verteilung der Rollenlager sehr groß sind, bis zum Berührungspunkt konzentriert
und in der unteren Lagerplatte wieder verteilt werden. Diese Kraftumleitung erzeugt
Biegemomente, die wieder Werkstoff und Bauhöhe erfordern.
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Eine gleichmäßige Pressung unter der Lagerfläche läßt sich wegen der
Biegeverformung des Stahlkörpers nicht erzielen. Bei sehr langen Auflagerzonen treten
ferner Bewegungen in Richtung der Rollenachse auf, die von den einfachen Rollenlagern
nicht aufgenommen werden können und daher eine zweite, senkrecht zur ersten angeordnete
Rollenlage nötig machen.
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Schließlich ist die Aufnahme von Linienlasten mit herkömmlichen Rollenlagern
mit Schwierigkeiten verbunden, da lange Rollen wegen der auftretenden Biegebeanspruchungen
nicht verwendet werden können. Der Aufwand für eine Reihe nebeneinanderliegender
einzelner Rollenlager führt aber schnell zu unwirtschaftlichen Lösungen.
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Die geschilderten Nachteile treffen großteils auch für Rollenlager
aus Asbestzement od. dgl. zu, von denen ausgegangen wird.
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Die geschilderten Nachteile sind zwar weitgehend bei den bekannten
platten- und auch streifenförmigen Gummilagern nicht gegeben, jedoch lassen diese
nur im begrenzten Umfang Bewegungen zu. Aus verschiedenen Gründen kann nämlich die
Bewegung stets nur einen Bruchteil der Lagerdicke betragen, wobei normalerweise
70 fl/o als obere Grenze angegeben werden. Steigert man nun die Lagerdicke, so muß
man gleichzeitig die Lagerbreite vergrößern, da sonst das Lager unter seiner Last
ausknicken würde. Als vertretbares Verhältnis von Breite zu Dicke wird bei den im
Bauwesen auftretenden Lasten normalerweise 5 : 1, höchstens 4: 1 angegeben.
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Wenn nun mit der Vergrößerung der Dicke auch die Lagerbreite vergrößert
wird, ergibt sich nicht nur ein quadratisch wachsender Materialbedarf, sondern auch
eine größere Rückstellkraft, die durch die von der Bauwerksbewegung erzwungene Schubverformung
der vergrößerten Gummifläche entsteht.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Rollenlager zu schaffen,
das einfach zu fertigen und zu versetzen ist und bei dem die geschilderten Nachteile
weitgehend vermieden sind.
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Ausgehend von den eingangs geschilderten Rollenlagern ist diese Aufgabe
nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Walze aus gummielastischem Werk-Stoff,
vorzugsweise Gummi, -gefertigt ist und ihre Länge ein Vielfaches ihres Ilurchmessers
beträgt.
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Auf diese Weise entstehen gummielastische Stränge von großer Länge,
die einfach auf das Tragwerk, z. B. eine Wand, aufgelegt werden.
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Diese Gummistränge verformen sich unter der Lagerlast zu einem ellipsenähnlichen
Profil. Bei auftretenden Verschiebungen senkrecht zur Rollenachse erfährt dieses
ellipsenähnliche Profil zunächst eine Schubverformung, wobei die Rückstellkraft
der Schubverformung; proportional ist. Da kleine Auflagerbewegungen aus Temperaturveränderungen
der häufigste und ständig wiederkehrende Fall sind, ist es von großem Interesse,
daß gerade bei ihnen nicht ständig der volle Rollwiderstand auftritt, wie bei herkömmlichen
Rollenlagern, sondern nur ein der Verschiebung proportionaler Bruchteil.
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Erst bei größeren Verschiebungen, die in der Regel nur sehr selten
am Bauwerk auftreten, meist aus Vorspannen, Kriechen und Schwinden, beginnt die
verformte Rolle unter innerer Walkarbeit zu rollen. In der Regel tritt der volle
Rollwiderstand also nur selten auf und kann deshalb durch Kriechen der Materialien
abgebaut werden.
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Anders als bei herkömmlichen Lagern muß die Rollfläche nicht absolut
eben sein, da durch die große Verformbarkeit des gummielastischen Materials kleine
Unebenheiten den Rollwiderstand nur unwesentlich erhöhen. Auch. eine Verschmutzung
der Lagerfuge bringt keine nennenswerten Änderungen, und das bei Stahlrollenlagern
oft beobachtete Festrosten ist ausgeschlossen.
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Gegenüber den herkömmlichen Rollenlagern können auch Verformungen
in Richtung der Rollenachse durch Schubverformung in -Richtung der Rollenachse von
den Rollenlagern gemäß der Erfindung aufgenommen werden.
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Das Rollenlager nach der Erfindung kann ferner auch in Krümmungen
angeordnet werden, ohne daß es seine Rollfähigkeit einbüßt. Außerdem dichtet es
im Gegensatz zu herkömmlichen Rollenlagern die Lagerfuge ab, so daß zusätzliche
Dichtungen überflüssig werden.
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Bei den bekannten gummielastischen Lagern muß die Breite ein Vielfaches
der Dicke betragen, da sonst ein Ausknicken und Umkippen der Lager zu befürchten
ist. In diesem Falle würden sich unkontrollierbare Kräfte und Bewegungen ergeben.
Mit der Lagerdicke muß bei herkömmlichen Gummilagern also immer gleichzeitig die
Lagerbreite erhöht werden, wodurch der Werkstoffaufwand quadratisch wächst. Wegen
des Kreisquerschnittes des Rollenlagers gemäß der Erfindung ist ein Ausknicken und
Umkippen von vornherein ausgeschlossen.
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Der Rollwiderstand des Rollenlagers nach der Erfindung ist vor allem
von der inneren Walkarbeit beim Rollen abhängig. Um sie -herabzusetzen, wird vorgeschlagen,
in den ' Rollen einen zentrisch angeordneten Kern mit kreisrundem Querschnitt aus
einem wesentlich härteren Werkstoff als der des gummielastischen Werkstoffs vorzusehen.
Dieser Kern kann beispielsweise die Länge des Rollenlagers haben, aber er kann auch
kürzer oder länger sein oder auch aus mehreren Stücken bestehen, die kleiner als
die Länge des Rollenlagers sind.
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Dieser zentrisch angeordnete runde Kern kann auch als Hohlprofil,
vorzugsweise als Rohr, ausgebildet sein. Eine Erhöhung der Tragfähigkeit des Lagers
kann
dadurch erreicht werden, daß dieser Kern mit dem gummielastischen Werkstoff durch
Vulkanisation, Klebung oder Reibschluß innig verbunden ist.
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In der Zeichnung ist die Erfindung in mehreren Ausführungsbeispielen
dargestellt. Es zeigt A b b.1 ein Rollenlager in einer perspektivischen Ansicht,
A b b. 2 das Rollenlager nach A b b.1 in eingebautem Zustand im Querschnitt, A b
b. 3 ein Rollenlager in einer anderen Ausführungsform in perspektivischer Darstellung
und A b b. 4 eine weitere Variante eines Rollenlagers, ebenfalls in perspektivischer
Darstellung.
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Die A b b.1 zeigt ein Rollenlager in einfachster Form. Das runde oder
gegebenenfalls nahezu runde Profil der Walze 1 ist voll und aus natürlichem oder
synthetischem Werkstoff gefertigt. Ihre Länge beträgt ein Vielfaches ihres Durchmessers.
Bei Belastung wird die Walze 1 zu einem flachen Profil verformt, das sich
aus zwei parallelen Geraden mit etwa ellipsenartigen Abschnitten zusammensetzt.
Wie A b b. 2 zeigt, kann zweckmäßig in die Auflagerflächen 2 dann eine Rollplatte
3 aus geeignetem Werkstoff eingelassen werden, wenn die beispielsweise aus Beton
bestehenden Auflagerflächen 2 zu rauh sind und daher einen großen Rollenwiderstand
erzeugen.
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Die in A b b. 3 dargestellte Walze 1 besitzt einen zentrisch angeordneten,
zylindrischen Kern 4 aus einem Werkstoff, der wesentlich härter als der gummielastische
Werkstoff ist. Wie die A b b. 4 zeigt, kann der Kern in der Walze 1 die Form eines
Rohres 5 haben.
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Die Verbindung zwischen Kern 4 bzw. Rohr 5 und Walze 1 kann
durch Vulkanisation, Klebung oder einfach durch Reibschluß erfolgen.