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Elastisches Lager, insbesondere für Hochbaukörper,zur Aufnahme von
statischen und/oder dynamischen Kräften. Elastische Lager dieser bekannten Gattung
werden z.B. im Hoch-, Tief- und Brückenbau zur Abstützung von beweglichen und unbeweglichen
Bauteilen oder Massen verwendet. Sie die-. nen dem Zweck, die von den abgestützten
Bauteilen oder Massen ausgeübten Kräfte auf Widerlager zu übertragen. Bei Verwendung
solcher Lager hat sich gezeigt, daß die elastische Masse des Lagers die hier auftretenden
Schub- und Zugbelastungen in der Regel nicht über die geplante Lebensdauer des Bauteiles
hinweg übernehmen kann. Die Ursache liegt in unzureichenden Bewehrungsmaterialien
ebenso wie in deren unzulänglicher Anordnung innerhalb der elastischen Masse des
Lagers: So werden in der Praxis beispielsweise Lager verwendet, deren Bewehrung
an solchen Stellen unterbrochen-ist, an denen die größten Spannungen im elastischen
Material des Lagers auftreten. Durch Alterung, durch die hohe Belastung und durch
Schubverzerrungen erfährt das elastische Material vielfach eine solche Verfestigung,
daß die freie Verschieblichkeit des elastischen Materials und damit des Lagers beeinträchtigt
wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein elastisches Lager zu schaffen,
bei dem die Elastizität des elastischen Materials durch besondere Verstärkungsmaßnahmen
weitgehend beibehalten wird.
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Die Lösung nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß in einem
elastischen Körper mindestens ein flexibles Verstärkungselement räumlich angeordnet
ist, das in Richtung der Belastungskräfte streckbar ist. Dabei kann das Verstärkungselement
eine hohe Dehnfähigkeit haben oder auch aus einem elastischen Werkstoff bestehen.
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Ferner kann es sich empfehlen, daß die Hauptrichtungen des Verstärkungselementes
in benachbarten Ebenen einen Winkel bilden. Das Verstärkungselement kann hierbei
in einer Ebene oder in mehreren beliebig zueinander gerichteten Ebenen zick-zack-förmi
g oder in einer Drehrichtung z.B. spira lig verlaufen. Ferner kann sich das
elastische Lager nach der Erfindung auch durch unterschiedliche Abstände einzelner
Längenabschnitte des Verstärkungselementes kennzeichnen.
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Eine besonders zweckmäßige Ausgestaltung erfährt die Erfindung dadurch,
daß der elastische Körper hohl ausgebildet ist. Dabei kann der elastische Körper
füllbar und dicht ausgebildet sein. Zweckmäßig ist in eine Einfüllöffnung des
füll-
baren elastischen Körpers ein Füllventil geschaltet. Die Einfüllöffnung
des elastischen Körpers kann gegebenenfalls durch eine selbstaushärtende Dichtungsmasse
verschließbar sein. Ein weiteres Merkmal-der Erfindung ist darauf gerichtet, daß
ein poröser und kompressibler Kernkörper von dem elastischen Körper umgeben ist.
Gegebenenfalls kann auch eine elastische, selbstaushärtende Füllmasse sich Innerhalb
des elastischen Körpers befinden. -
In weiterer Ausgestaltung
der Erfindung kann das Verstärkungselement Bestandteil eines Gewebes sein. Das Gewebe
kann dabei kontinuierlich und/oder endlos bandförmig oder schlauchförmig ausgebildet
sein. Eine-Ausführungaform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß parallel
zueinandergerichtete einzelne Verstärkungselemente zu einem endlosen Parallelband
nebeneinandergelegt und untereinander und/oder mit dem elastischen Kernkörper und/oder
mit dem elastischen Körper durch chemische Stoffe oder mechanisch verbunden sind.
Ferner empfiehlt es sich, die Kanten des Lagers zu bewehren. Die Kantenbewehrung
kanh aus eingebundenem Gewebe bestehen, welches mindestens diagonal 'zu den Richtungen
seiner Fäden oder Drähte dehnbar ist.
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Weiterhin kann es in gewissen Fällen notwendig sein, daß das elastische
Material des elastischen Körpers auf den Grenzflächen der Verstärkungseinlagen und/oder
im elastischen Kernkörper und/oder in den äußeren Schichten eine unterschiedliche
Härte, Haftfähigkeit, chemische Beständigkeit, Elastizität, Abriebfestigkeit, Wetterbeständigkeit
und ein unterschiedliches Langzeitverhalten aufweist. Es empfiehlt sich in
der Regel, die Außenflächen des elastischen Lagerg gekrümmt auszubilden.
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Schließlich kann das elastische Lager nach der Erfindung von einer
äußeren Schutz- und Gleitschicht z.B. aus Kunststoff umgeben sein.
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In den Zeichnungen sind Ausführungsbelspiele der Erfindung schematisch
veranschaulicht.
Es zeigen: Fig 1 eine schaubildliche Ansicht
eines elastischen Lagdrs nach der Erfindung, Fig. 2a verschiedene Ebenen eines wechselnd
gedrehten Verstärkungselementes, Fig. 2b verschiedene Ebenen eines wechsel-
und gleichsinnig gedrehten Verstärkungselementes, Fig. 3 eine Ausführungsform
eines streckbaren Verstärkungselementes in Ansicht, Fig. 4 einen Längenabschnitt
eines dehnbaren Verstärkungselementes, Fig. 5 zwei benachbarte Ebenen des
Lagers mit in diesen Ebenen unterschiedlich angeordneten Verstärkungselementen,
Fig. eine weitere Ausführungsform der Anordnung eines Verstärkungselementes, Fig.
7 einen hohlen elastischen Körper, dessen Hohlraum mit einer Füllung versehen
ist, Fig. 8 einen Längenabschnitt eines elastischen Verstärkungselementes,
Fig. 9 einen hohlen elastischen Körper mit selbstaushärtender Dichtungsmasse
in der Einfüllöffnung, Fig. 10 ein Verstärkungselement als Bestandteil eines
Gewebes,
Fig. 11 ein endloses Veratärkungegewebe, Fig. 12
ein Falt- und Wickelkörper aus einem Versteitungsgewebe, Fig. 13 eine Kantenbewehrung
des Lagers in schaubildlicher Ansicht, Fig. 14 ein Lager mit unterschiedlichen elastischen
Materialien und Fig. 15 Ausführungsform eines Lagers. In Fig. 1 Ist
ein elastisches Lager 1 bezeichnet, auf dem die zueinander senkrechten Belastungskräfte
Pl. P22 P3 sowie die Momente M2 und M3 veranschaulicht sind, denen in der Regel
das elastische Lager bei der Aufnahme von statischen und/oder dynamischen Kräften
ausgesetzt ist, die von einem Hochbaukörper auf dieses ausgeübt werden können.
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Fig. 2a veranschaulicht drei verschiedene Ebenen eines wechselnd gedrehten
Verstärkungselementes 2, wobei die Ebenen schaubildlich dargestellt sind und naturgemäß
einem elastischen Lagerkörper zugeordnet sind. -
In Fig. 2b wird dieselbe
Darstellungsweise von drei zueinander senkrechten Ebenen benutzt, In denen jedoch
das Verstärkungselement 2 in-verschiedenen Ebenen wechsel- und gleichsinnig gedreht
ist.
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In Fig. 5 ist ein Verstärkungselement 9 'in einer Ebene
zickzack-förmig angeordnet, während ein Verstärkungselement 10
in einer Drehrichtung
z.B. spiralig verläuft. Es versteht sich, daß das Verstärkungselement auch in mehreren
beliebig zueinander gerichteten Ebenen in einer beliebigen, den jeweils auftretenden
Belastungskräften entsprechenden räumlichen Anordnungen zweckentsprechend In den
elastischen Körper eingebettet sein kann.
Obwohl in den genannten
Figuren jeweils ein kontinuierlich durchlaufendes Verstärkungselement veranschaulicht
ist, besteht gegebenenfalls auch die Möglichkeit, mehrere Abschnitte ein und desselben
Verstärkungselementes miteinander zu verbinden,oder aber auch getrennt voneinander
in dem elastischen Körper anzuordnen.
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In Fig. 6 ist ein Verstärkungselement 11 veranschaulicht,
dessen einzelne Längenabschnitte in unterschiedlichen Ab-
ständen voneinander
angeordnet sind.
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In Fig. 3 ist ein lediglich infolge seiner Formgebung und seines
Werkstoffes streckbares Verstärkungselement 7 veranschaulicht. Es ist verständlich,
daß bei einer Belastungdes Verstärkungselementes in Längsrichtung dieses sich zunehmend
langstrecken wird. Es wird Jedoch aufgrund des Werk-Stoffs, z.B. Eisen, die
einmal angenommene Lage beibehalten. In Fig. 4 ist schematisch ein Abschnitt eines
Verstärkungselementes 8 gezeigt, wobei in gestrichelter Darstellung die Dehnbarkeit
dieses Verstärkungselementes veranschaulicht ist. Als dehnfähiger Werkstoff kommt
vorzugsweise Kunststoff in Frage.
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Fig. 8 zeigt schematisch einen Abschnitt eines elastischen
Verstärkungselementes 12, wobei der Pfeil die elastische Dehnbarkeit in einer Richtung
und das Bestreben, die ursprüngliche Form wieder einzunehmen in der anderen Richtung
.veranschaulicht. Als Werkstoff für das elastische Verstärkungselement 12 kommen
gegebenenfalls Stahllitzen, elastische Fäden, Garne, Drähte, Spiralbewehrungen in
Frage, die ihre Elastizität aufgrund ihrer internen Vorstauchung, Wellung oder Drehung
oder durch eine andere Vorbehandlung erhalten.
Die Verstärkungselemente
können mit dem hochelastischen Material des elastischen Körpers 1 durch Vulkanisation
und/oder Kleben oder durch thermischen Verbund miteinander verbunden werden$ derart,
daß die Grenzflächen und/oder -schichten unter Beibehaltung genügender Verbundkräfte
die Dehn ' ung der Verstärkungselemente mit aufnehmen. Dabei kann das Verstärkungselement
auch Bestandteil eines Gewebes sein, wie es in den Fig. 10 bis 12 veranschaulicht
ist.
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Gemäß Fig. 10 besteht ein Verstärkungsgewebe aus parallel verlaufenden,
sich längs erstreckenden Verstärkungselementen 22.. die durch einen Verbunddraht
23 in Querrichtung zusammengehalten sind.
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In Fig. 11 besteht das Gewebe aus einem endlosen Band 24 mit
sich längs erstreckenden Verstärkungselementen 2'5 die durch querverlaufende Schußfäden
oder -drähte 39 zusammengehalten sind.
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Selbstverständlich besteht daneben die Möglichkeit, die Verstärkungselemente
nach Art eines gegebenenfalls schlauchartigen Gewirkes zu verwenden, das in den
elastischen Körper in geeigneter Weise eingebettet ist. Ferner können ein oder mehrere
der endlosen Gewebebänder kreuzweise übereinandergelegt sein, um auf diese Weise
in zueinander senkrechten Richtungen als Verstärkung des elastischen Körpers zu
dienen. Nach Fig. 1? kann eine Gewebebahn auch in Form eines Faltkörpers
26 angeordnet werden, wobei die Bahnen zick-zackförmig in zueinander parallelen
Ebenen übereinanderliegen und anschließend die Bahn dazu benutzt wird, die Lagen
ein-oder mehrseitig zu umhüllen. Dies geschieht selbstverständlich stets unter Zwischenschaltung
des elastischen Materials des elastischen Körpers bzw. unter Vermittlung von besonderen
Verbundschichten aus Kunststoff, Kunstkautschuk oder dergleichen.
Gemäß
einer weiteren'Ausführungstorm Fig. 7 und 9 ist das Lager als Hohlkörper
13 mit einer teilweise veranschaulichten Verstärkungseinlage 14 veranschaulicht.,
um
die elastisches Material 15 herum angeordnet ist.
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-Der Hohlkörper Ist mit einer Einfüllöffnung 16 versehen, in
die ein Füllventil 17 geschaltet ist. Innerhalb des Hohlraumes befindet sich
eine Füllung 18 aus elastischem Material mit eingelagerten Poren
19. Es kann sich hierbei um eine selbstaushärtende Masse handeln, die durch
die Einfüllöffnung 16 in den Hohlraum eingebracht und dort ausgehärtet ist.
Gegebenenfalls besteht die Möglichkeit, Während des Betriebseinsatzes eines derartigen
als Hohlkörper ausgebildeten eIastischen Lagers nachträglich eine weitere selbstaushärtende
elastische Masse einzubringen, die zumindest teilweise die Poren 19 ausfüllt.
Darüber hinaus bietet der elastische Hohlkörper nach Fig. 7 und
9 die Mög-
lichkeit.. diesen nicht nur als nachgiebiges elastisches
Lager, sondern auch als Druckkörper einzusetzen.
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Hierdurch ist es möglich, einen auf das elastische Hohllager aufgelagerten
Körper nachträglich auf ein bestimmtes Niveau durch Einpressen von z.B. elastischer
Masse anzuheben» gegebenenfalls auf diesem Niveau zu halten oder auch den Körper
nach einer bestimmten vorgesehenen Zeit wieder auf ein vorgesehenes bestimmtes Niveau
abzusenken. Der Verschluß des Hohlkörpers kann anstelle eines Ventils auch durch
eine selbs#aushärtende Dichtmasse 21 erfolgen, die durch die Einfüllöffnung 20 gemäß
Fig. 9 eingefüllt wird. Gegebenenfalls kann die Füllung des Hohlkörpers auch
aus einem vollständig harten, also nicht elastischen Material bestehen.
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Es empfiehlt sich ferner, die Kanten des Lagers zu bewehren. Die Kantenbewehrung
besteht dabei zweckmäßig aus in
dem elastischen Körper eingebundenem
Gewebe 28, das mindestens diagonal zu den Richtungen seiner Fäden oder Drähte
35 dehnbar ist.
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In Fig. 13 sind mit 27, 28 zwei Seiten einer Kantenbewehrung
veranschaulicht, die um eine senkrechte Achse 29
gegeneinander abgewinkelt
sind. Von den beiden Seiten 27,28
steht ein Lappen 30 hoch, wobei die
Faltkante 31 in Richtung des veranschaulichten Pfeiles auf den Lagerkörper
auf die Linie 32 umgeklappt wird. Anschließend werden auf beiden Seiten die
Lapp'en wie in der gestrichelten Darstellung im rechten Teil der Fig.
13 bei 33 abgewinkelt und das äußere Ende 34 eingeschlagen.
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Neben der veranschaulichten Ausführungsform sind selbstverständlich auch
andersartige Kantenbewehrungen des Lagers möglich, die gegebenenfalls ebenfalls
aus einem Gewebe bestehen, das unter Vermittlung von Verbundschichten einen Bestandteil
des iiagers bildet und unter Umständen auch mindestens teilweise aus Verstärkungselementen
der vorgeschriebenen Art bestehen kann. Gemäß Fig. 14 ist ein Lager aus unterschiedlichen
elastisehen Materialien hergestellt, nämlich aus einem elastisehen Kernkörper
37, einer darauf vorgesehenen Verbundschicht 36, über der ein Verstärkungsgewebe
angeordnet ist, das außen wiederum von einer Verbundschicht 36 umgeben ist,
Die Enden des Versteitungsgewebes sind bei 42.durch Kleben.Vulkanisieren oder dergleichen
fest miteinander verbunden. um die Verbundschicht 36 ist eine äußere Schutzschicht
38 z.B. aus Kunststoff oder Kunstkautschuk abriebfest angeordnet.
Während
aus Gründen der einfachen Darstellung in den Fig. 1
bis 14 das elastische
Lager durchweg als eckiger Körper veranschaulicht ist, zeigt Fig. 15 zwei
Ausführungsformen eines elastischen Lagers, wie es in der Praxis eingesetzt wird.
Das elastische Lager 40 besteht aus einem langgestreckten, allseitig abgerundeten
Körper, dessen Oberseite 42 gegebenenfalls geringfügig abgeflacht ist. Im rechten
Teil der Fig. 15
ist ein weiteres elastisches Lager 41 gezeigt, das. aus einem
teilweise stumpfkegeligen Körper besteht, dessen Tragfläche oben abgeflacht ist
und dessen Mantelfläche über eine Kante überwiegend senkrecht gerichtet ist.
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Die Beschreibung der Ausführungsbeispiele läßt erkennen, daß das erfindungsgemäße
elastische und mit Verstärkungselementen bewehrte Lager sowohl massiv als auch als
Hohlkörper ausgebildet und gegebenenfalls sogar als Presse, Federelement, Stoßdämpfer
oder Hubpresse mit oder ohne seitenverschiebliche Eigenschaften benutzt werden kann.
Darüber hinaus kann in Abweichung von den beschriebenen Ausführungsformen das Lager
als elastische Kugel oder auch als Walze ausgebildet sein, wobei im letzteren Fall
die Verstärkungseinlage unter Vermittlung von Verbundschichten und des elastischen
Materials des elastischen Körpers auf sich selbst aufgewickelt sein kann. Der Hohlkörper
kanrr somit zylindrisch, kegelförmig, elliptisch oder in anderer Weise beliebig
gekrümmt ausgeführt sein. Gegebenenfalls kann die Wandung des Hohlkörpers auch teleskopartig
in einer oder mehreren Richtungen verformbar sein.
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Die Füllung des elastischen Hohllagers kann aus einer zähflüssigen,
gummiartigen-oder elastischen Masse bestehen., die nach der Aushärtung vollständig
fest wird und dabei gegebenenfalls eine gewisse Porösität beibehält. Sie kann aber
nach der Aushärtung gegebenenfalls.auch elastische Eigenschaften beibehalten. Ferner
können als Füllstoffe auch gasförmige'-und flüssige Medien gegebenenfalls in Frage
kommen.