EP1247901A2 - Gleitplatte für Schienenweichen - Google Patents

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EP1247901A2
EP1247901A2 EP02003512A EP02003512A EP1247901A2 EP 1247901 A2 EP1247901 A2 EP 1247901A2 EP 02003512 A EP02003512 A EP 02003512A EP 02003512 A EP02003512 A EP 02003512A EP 1247901 A2 EP1247901 A2 EP 1247901A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sliding plate
plate according
sliding
plastic material
layer
Prior art date
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Granted
Application number
EP02003512A
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English (en)
French (fr)
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EP1247901A3 (de
EP1247901B1 (de
Inventor
Wilfried Ensinger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ensinger Kunststofftechnologie GbR
Original Assignee
Ensinger Eva Maria
Ensinger Klaus
Ensinger Martha
Ensinger Thomas
Holzberger Edith
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ensinger Eva Maria, Ensinger Klaus, Ensinger Martha, Ensinger Thomas, Holzberger Edith filed Critical Ensinger Eva Maria
Publication of EP1247901A2 publication Critical patent/EP1247901A2/de
Publication of EP1247901A3 publication Critical patent/EP1247901A3/de
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Publication of EP1247901B1 publication Critical patent/EP1247901B1/de
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
    • E01B7/00—Switches; Crossings
    • E01B7/02—Tongues; Associated constructions

Definitions

  • the invention relates to a plastic sliding plate for rail switches, which a switch chair which is interchangeably mounted and a gliding plane defined for a switch tongue.
  • Such sliding plates are known for example from DE 26 31 594.
  • the sliding plates that were previously only used in part and are still in use today made of metal require regular maintenance, mainly an in certain time intervals to be repeated to lubricate the for the shift the necessary forces resting on the slide plate to keep it as small as possible.
  • the lubrication also serves as protection against corrosion the metallic switch slide plates, which are mostly made of steel.
  • the applied lubricating film encrusts over time due to environmental influences and thus reduces the operational safety of the switch.
  • the crusty greasy film must therefore be removed from time to time with special cleaning devices.
  • This regular maintenance and cleaning work requires a considerable amount Personnel and cost expenditure and also pose a significant risk for the maintenance personnel, since they are constantly in the maintenance and cleaning area Trains run on the rails.
  • the known plastic sliding plates bring in compared to the metal sliding plates Significant improvement in freedom from maintenance.
  • the turnout drives designed for pivoting the switch tongues with only a small reserve so that worn sliding plates or switch tongues sunken into the sliding plates question reliable switch operation. This then means a unacceptable security risk, which can only be avoided by premature Replacing the sliding plates can counteract.
  • an extension of the Maintenance and replacement intervals are expected, especially for new build and High-speed routes where the necessary infrastructure (train stations) is far away, extremely long distances for maintenance and repair and the risk for maintenance personnel is particularly high.
  • the object of the present invention is therefore that described at the outset To further develop plastic sliding plates so that they meet today's requirements and safe switch operation possible regardless of the season is.
  • the sliding plate has a mechanically strong support layer and a Wear layer arranged on the carrier layer, which comprises the sliding plane for the switch tongue and which from a first forms the sliding friction reducing plastic material is made.
  • the two- or multi-layer structure of the sliding plate allows the wear layer optimal in their function, namely sliding friction and wear to decrease when moving the switch tongue in the sliding plane. Considerations such as strength or dimensional stability can largely be excluded here Be considered as this function of the mechanically strong carrier layer is taken over.
  • the backing layer can thus be made of a much cheaper material are manufactured, and the use of very expensive high-performance plastics is restricted on the wear layer.
  • the two- or multi-layer structure of the sliding plates according to the invention allows additional functions of the sliding plates or their layers as well Adjustments to the respective place of use, which add up to another Improve the function of the slide plate.
  • the base layer can also serve as a shock-absorbing layer Layer are formed.
  • the required mechanical strength the sliding plate then results from the combination of wear and tear Support layer.
  • the mechanically strong carrier layer is preferably formed by a metal plate, for example of the first plastic material that reduces sliding friction can be encased or positively connected to it can.
  • the carrier layer can only be on its upper side, i. H. on the in assembled state facing the switch tongue, with the first, the sliding friction reducing plastic material.
  • the carrier layer is also formed accordingly solid second plastic materials such as polyamide (PA), polyethylene terephthalate (PET), polybutylene terephthalate (PBT), polyoxymethylene (POM), polyphenylene sulfides (PPS), polypropylene (PP) and blends.
  • Prefers are such plastics that are injection molded in two or more components or coextrusion process a good material connection with the two layers.
  • Another improvement in mechanical strength in the second plastic material is achieved through the use of reinforcements, especially fiber reinforcements, achieved.
  • the carrier layer itself can again be subdivided into a base layer, which for example consists of a third Plastic material can be formed, being incorporated into the base layer sectoral reinforcement elements ultimately for the mechanical strength of the Carrier layer, especially its dimensional stability, responsible.
  • a base layer which for example consists of a third Plastic material can be formed, being incorporated into the base layer sectoral reinforcement elements ultimately for the mechanical strength of the Carrier layer, especially its dimensional stability, responsible.
  • a shock absorbing layer can be provided, which one Damping the pulsed or oscillating forces on the slide plate serve.
  • the shock-absorbing layer is preferably below the carrier layer be arranged or coat the underside so that acting Forces do not act selectively on the damping layer, but over a larger one Surface transferred through the mechanically stable and dimensionally stable carrier layer become.
  • Suitable materials for producing the shock-absorbing layer especially polyurethanes or elastomers in general.
  • the wear layer is on their surface forming the sliding plane a plurality of arranged in parallel Include grooves. These grooves preferably face the longitudinal direction of the displacement direction the switch tongue at an acute angle.
  • the first Plastic material a polymer forming a matrix and one in the matrix dispersed fluorocarbon polymer, the fluorocarbon polymer is chemically coupled to the matrix polymer.
  • the matrix polymer can be selected from a wide range of polymers, and the preferred matrix polymers are selected from polyamides, polyesters, in particular polyethylene terephthalates and polybutylene terephthalates, Polyphenylene sulfones, polyacetals, thermoplastic polyurethanes and / or Polyether ether ketones.
  • polyamide is used as the matrix polymer and polytetrafluoroethylene is obtained in the coupling of radiation via electron radiation
  • Carboxylic acid groups on polytetrafluoroethylene polymers when electron irradiation in the presence of oxygen.
  • these carboxylic acid groups have such a reactivity, that by umamidation PTFE-polyamide block copolymers are formed, which in Comparison to material combinations in which unirradiated PTFE and polyamide exist side by side, achieve a much higher level of strength.
  • Preferred sliding plates indicate the proportion in the first plastic material Fluorocarbon polymers further increase sliding friction and wear reducing additives.
  • MoS 2 graphite, boron nitride, polyimides, polyphenylene sulfides, waxes, oils and fats are preferred among such additives.
  • preferred Reinforcing fabrics are selected from short and / or long fibers Glass, carbon, keflar, metal, hemp and flax.
  • the first plastic material of the sliding plate according to the invention can also contain filler, in order to optimize the material price.
  • Suitable fillers for the first plastic material of the sliding plate are e.g. B. kaolin, talc, calcium carbonate, silicon carbide, wollastonite, mica or TiO 2 .
  • the first plastic material of the invention Sliding plate includes a so-called impact modifier, wherein this is mainly used when extremely low ambient temperatures are expected in operation.
  • a rail 12 in a conventional manner on sleepers 14 made of wood, concrete or some other material is essential part of the switch 10 .
  • a switch tongue 16 which (not.) shown) in a conventional manner, for example with the aid of a drive motor, can be moved back and forth between an open and a closed position is. The closed position is shown in FIG.
  • the switch tongue 16 slides on switch chairs 18, each with a plate-shaped attached to the sleepers 14 Pad 20 are connected.
  • switch chair 18 and pad 20 made of steel.
  • the surface of the switch chair 18, which is the sliding plane for the Defined switch tongue 16 is formed by a plastic covering 22, hereinafter called plastic sliding plate according to the invention.
  • the plastic sliding plates 22 are attached to the switch chair 18, as described in detail in DE 26 31 594 B1.
  • Figure 2 shows a sectional view of the switch 10 with the rail 12 and Switch tongue 16, mounted on a threshold 24. At the point of the rail switch 10 in the area of the threshold 24, the switch tongue 16 is not on the head the rail 12, but keeps a distance from it. While the sectional view 1 shows the arrangement of the switch tongue 16 compared to the Rail 12 shows in a region of the free end of the switch tongue 16 is the Sectional view of Figure 2 at a point along the length of the switch tongue 16 shown, in which this (also in the closed position of the switch 10) one Keeps distance from the rail 12.
  • FIG. 2 also shows how the switch tongue 16 changes due to the Shear forces A can twist, so that no longer the entire lower surface with which the switch tongue 16 rests on the plastic sliding plate 22, but this acts with a lower edge 28 concentrated on the plastic sliding plate 22.
  • Figure 3 shows a sectional view through a switch chair 18a, which on the Sectional view along line III-III in Figure 1 corresponds.
  • both sliding plates 22a have a trapezoidal shape and grip with edge areas in dovetail guides of the switch chair 18a and are fixed in the switch chair 18a. After inserting the slide plates 22a becomes a stop plate on the rear side (right side in FIG. 1) 27 mounted, the inadvertent sliding out of the sliding plates 22a prevented during a displacement movement of the switch tongue 16.
  • Figure 4 shows an alternative design of the slide plate to Figure 3, where a Turnout chair 18b is designed to receive a single slide plate 22b, which in turn, as shown in the example of the sliding plates of FIG. 3, also has a trapezoidal cross section.
  • This slide plate 22b can be in the inserted position via a stop plate 27 (see FIG. 1) to back up.
  • FIGS. 1 to 4 are only schematic in nature and show not yet the structure of the sliding plates 22, 22a and 22b according to the invention. This will be explained in more detail below with reference to the drawings of Figures 5 to 7.
  • Figure 5 shows a plan view of a slide plate 18 according to the invention, the edges 30, 31 and 32 are bevelled so that, as shown in FIGS. 3 and 4, can engage in a dovetail guide.
  • the sliding plate 22 defines a sliding plane with its surface 36 into which it is parallel running grooves 34 are embedded.
  • the grooves 34 preferably run, as shown in FIG. 5, at an acute angle to Longitudinal direction of the slide plate 22 and thus allow for a sliding movement the switch tongue 16, which is substantially parallel to the longitudinal direction of the slide plate 22 takes place, the stripping of dirt particles that are on the surface 36 of the slide plate 22 accumulate into the grooves 34. With that they are Dirt particles are removed from the surface 36 and hinder the movement by increasing the sliding resistance when the tongue 16 moves the surface 36 no longer.
  • FIG. 6A A first embodiment of the slide plate according to the invention is shown in FIG. 6A shown, which is composed of two layers or layers, namely a sliding or wear layer 38 and a carrier layer 39.
  • the sliding layer 38 is optimized in its composition so that the lowest possible Sliding resistance between the surface 36 and the switch tongue 16 when switching the switch exists while more or less independent of it the material of the carrier layer 39 can be selected which is suitable for the mechanical Strength and in particular dimensional stability of the sliding plate 22 provides.
  • the backing layer can also serve as a shock-absorbing layer at lower loads Layer are formed, with the necessary mechanical strength the sliding plate results from the combination of wear and carrier layer.
  • FIG. 6B A variant of this is shown in FIG. 6B, in which in turn the entire surface 36 is formed by a wear or sliding layer 40 during the construction of the Backing layer a base layer 42 and reinforcing elements incorporated therein 41 includes.
  • the reinforcement elements the material is selected so that the reinforcing elements for the necessary mechanical strength and form stability of the sliding plate.
  • the material of the base layer 42 can be selected from other points of view, since this is only the reinforcement elements has to keep stationary.
  • the base layer 42 in addition to their holding function for the reinforcing elements 41 perform shock-absorbing function.
  • FIG. 6C Another embodiment of the slide plate according to the invention is shown in FIG. 6C shown, in which in turn the surface 36 of a sliding or wear layer 44 is formed. This sliding and wear layer is on a carrier layer 45 applied, which is responsible for the mechanical strength of the sliding plate 22 as well as their dimensional stability.
  • the third layer is a shock-absorbing layer 46 present, which together with the sliding layer 44, the carrier layer 45 sandwich embeds.
  • FIG. 6D shows a variant of the sliding plate of FIG. 6B, where in the base layer 42 a metallic perforated plate 41 'as a reinforcing element is embedded.
  • Figure 7 shows a longitudinal section through the slide plate 22 of Figure 5, here another variant compared to the embodiments of FIGS. 6A to 6D will be added.
  • the surface 36 is again formed by a sliding or wear layer 48, into which, as shown in FIG. 5, grooves 34 are incorporated.
  • the sliding or wear layer is held on a carrier layer 49 which ensures the mechanical strength of the sliding plate and which also guarantees the dimensional stability of the sliding plate.
  • the carrier layer 49 has one flat recess in which a shock-absorbing layer 50 is added is.
  • This sector which is arranged adjacent to the edge region 32, sweeps approximately the area on which the switch tongue 16 with its foot in closed state of the switch resting on the slide plate 22. This means, that in the embodiment according to FIG. 7 shock-absorbing material the underside of the carrier layer 49 is arranged only where oscillating Forces are applied to the surface 36 of the slide plate 22.
  • Plastic material used which has a matrix polymer, in which a Fluorocarbon polymer is incorporated dispersed, preferably the fluorocarbon polymer is chemically coupled to the matrix polymer is.
  • this is in the figures shown wear or sliding layer of the sliding plate made of a polyamide 6.6 as Matrix polymer in which a polytetrafluoroethylene is incorporated dispersed.
  • the PTFE material chemically attached to the matrix polymer polyamide 6.6 coupled, whereby the in Figure 8 depending on the PTFE mass fraction shown advantage with respect to the increase in the relative yield stress (improved mechanical property) results.
  • the upper curve shows the chemically coupled material, the lower curve shows the case where the Polyamide 6.6 and PTFE are present side by side without coupling.
  • FIG. 9 shows the development of the elastic modulus in the case with and without chemical coupling of polyamide 6.6 and PTFE in one Range of PTFE mass fractions from 0 to 50% shows.
  • FIG. 10 makes it clear that, in particular, the prolonged use of the Sliding plates only have a slightly increasing increase in the coefficient of sliding friction results in chemically coupled PA 6.6-PTFE materials, while in chemically uncoupled materials initially a similar coefficient of sliding friction is obtained, however, over the period of use of the Sliding plate rises drastically and thus the changeover forces of the switch tongue considerably elevated.
  • a sliding plate with polyamide is used as a matrix polymer in one place, where extremely low ambient temperatures are expected, preference is given to an EPDM material finely dispersed in the matrix of the first plastic material used as an impact modifier.
  • the proportions of the EPDM impact modifier can be up to 10% by weight.

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Abstract

Um eine Kunststoffgleitplatte (22) für Schienenweichen, welche an einem Weichenstuhl der Weichen auswechselbar montiert ist und eine Gleitebene für eine Zunge (16) der Weiche definiert, so weiterzubilden, dass sie den heutigen Anforderungen genügt und ein sicherer Weichenbetrieb unabhängig von der Jahreszeit möglich ist, wird vorgeschlagen, dass diese Gleitplatte eine mechanisch feste Trägerschicht und eine auf der Trägerschicht angeordnete Verschleißschicht umfasst, welche die Gleitebene für die Weichenzunge bildet und welche aus einem ersten die Gleitreibung mindernden Kunststoffmaterial hergestellt ist. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Kunststoffgleitplatte für Schienenweichen, welche an einem Weichenstuhl der Weichen auswechselbar montiert ist und eine Gleitebene für eine Zunge der Weiche definiert.
Solche Gleitplatten sind beispielsweise aus der DE 26 31 594 bekannt.
Die früher ausschließlich und auch heute zum Teil noch gebräuchlichen Gleitplatten aus Metall erfordern eine regelmäßige Wartung, nämlich hauptsächlich ein in bestimmten Zeitintervallen zu wiederholendes Schmieren, um die für die Verschiebung der auf der Gleitplatte aufruhenden Weichenzunge notwendigen Kräfte möglichst klein zu halten. Außerdem dient die Schmierung als Korrosionsschutz der metallischen Weichengleitplatten, die zumeist aus Stahl gefertigt sind. Mit der Zeit verkrustet jedoch der aufgebrachte Schmierfilm durch Umgebungseinflüsse und vermindert so die Betriebssicherheit der Weiche. Der verkrustete Schmierfilm muss daher von Zeit zu Zeit mit speziellen Reinigungsgeräten entfernt werden. Diese regelmäßigen Wartungs- und Reinigungsarbeiten bedingen einen erheblichen Personal- und Kostenaufwand und stellen zudem ein erhebliches Risiko für das Wartungspersonal dar, da im Wartungs- und Reinigungsbereich ständig Züge auf den Schienen verkehren. Zudem lässt sich nach geraumer Zeit und vor allem bei Dunkelheit (verminderter Fahrbetrieb und damit bevorzugte Tageszeit für Wartungsarbeiten) durch die oberflächliche Verschmutzung der Weichengleitstühle nur mehr schwer erkennen, welche Stühle zu schmieren sind und welche nicht. Schließlich gelangen nicht unerhebliche Mengen an Schmiermittel sowie abgereinigte verkrustete Schmiermittelreste zusammen mit Reinigungsmittel ins Gleisbett Erdreich und stellen eine erhebliche, nicht vermeidbare Umweltverschmutzung dar.
Die bekannten Kunststoffgleitplatten bringen gegenüber den Metallgleitplatten ein erhebliches Maß an Verbesserung der Wartungsfreiheit.
Eine weitere wesentliche Verbesserung der Kunststoffgleitplatten ist aus der DE 34 06 726 bekannt. Dort wurde vorgeschlagen, dem Kunststoffmaterial Verstärkungsmaterialien in Faser- oder Schuppenform zuzugeben, um die mechanische Festigkeit zu erhöhen. Dies brachte insbesondere eine Verbesserung der Gleitplatten in Bezug auf deren Widerstandsfähigkeit gegen hohe Belastungsspitzenwerte, wie sie beispielsweise beim Befahren der Weiche beobachtet werden, und die zum einen durch oszillierende Bewegungen zwischen Weichenstuhl und Weichenzunge im Augenblick des Überfahrens und zum anderen durch Verwindungen der Weichenzunge hervorgerufen werden. Häufig liegen die verwundenen Weichenzungen nicht an der zugehörigen Stockschiene an, wodurch dann beim Überfahren die einwirkende Kraft nicht flächig auf die Gleitplatte, sondern über eine Kante der Weichenzunge mit entsprechend hohen dynamischen Spitzenwerten übertragen wird.
Die genannten Kunststoffgleitplatten haben sich insbesondere bei kurzbauenden Weichen bewährt und sind langjährig im Einsatz. Mit dieser Technologie stößt man aber insbesondere bei Weichen mit normaler Länge und insbesondere bei überlangen Weichen, wie sie bei großen Kurvenradien erforderlich sind, an nicht zu überwindende Grenzen. Je länger bauend die Weichen, desto mehr Schwellen sind in den Weichenbereich einbezogen, und auf jeder Schwelle ist ein Weichenstuhl mit Gleitplatte vorzusehen. Weiter erfahren die Schwellen, auf denen die Weichengleitstühle montiert sind, durch den Fahrbetrieb mit der Zeit ein teiloder stellenweises Absenken. Hier macht sich insbesondere bemerkbar, dass nicht alle Weichenstühle in einer Ebene angeordnet sind, sondern mehr oder weniger hiervon abweichen. In der Folge ist die Belastung für die Gleitplatten einzelner Weichenstühle drastisch erhöht. Andererseits sind die Weichenantriebe zum Verschwenken der Weichenzungen mit nur geringer Reserve ausgelegt, so dass abgenutzte Gleitplatten oder in die Gleitplatten eingesunkene Weichenzungen einen verlässlichen Weichenbetrieb in Frage stellen. Dies bedeutet dann ein nicht mehr akzeptables Sicherheitsrisiko, dem man nur durch ein vorzeitiges Auswechseln der Gleitplatten begegnen kann. Andererseits wird parallel zu den gestiegenen Sicherheitsanforderungen der Bahnbetreiber eine Verlängerung der Wartungs- bzw. Austauschintervalle erwartet, da insbesondere bei Neubau- und Schnellfahrstrecken, bei denen die notwendige Infrastruktur (Bahnhöfe) weit entfernt liegt, extrem lange Wege zur Wartung und Instandhaltung zurückzulegen sind und das Risiko für das Wartungspersonal besonders hoch ist.
Die in der DE 34 06 726 vorgeschlagenen Werkstoffmodifizierungen zum Erzielen eines verbesserten Gleitreibungsverhaltens reichen mittlerweile bei den gestiegenen heutigen Anforderungen nicht mehr aus, um den tribologischen und mechanischen Festigkeitsanforderungen gerecht zu werden. Einerseits müssten die den Reibwert absenkenden Festschmierstoffanteile weiter erhöht werden, was die mechanische Festigkeit, insbesondere die Schlagzähigkeit bzw. das Arbeitsaufnahmevermögen des Materials, insbesondere bei Betriebsbedingungen um den Gefrierpunkt, vermindert. Dies ließe sich in gewissen Grenzen durch Erhöhung des Fasergehalts eindämmen, eine Maßnahme, die allerdings schnell an Grenzen stößt.
Weiter bewirken die Zugaben von Festschmierstoffen eine deutliche Spreizung der Qualitätsbandbreite, was eine höhere Ausschussquote dieser sehr teueren Hochleistungskunststoffe zur Folge hat.
Begrenzend bei der Suche nach Verbesserungen ist auch die Forderung der Bahnbetreiber, dass für bereits mit herkömmlichen Kunststoffgleitplatten ausgerüstete Weichengleitstühle Austauschteile mit besserer Qualität, aber in ihren geometrischen Abmessungen und Formen nicht verändert, zur Verfügung gestellt werden. Damit scheiden einfache Maßnahmen wie die Vergrößerung der Auflageflächen, um somit spezifisch geringere Belastungen zu erzielen, von vornherein aus.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, die eingangs beschriebene Kunststoffgleitplatte so weiterzubilden, dass sie den heutigen Anforderungen genügen und ein sicherer Weichenbetrieb unabhängig von der Jahreszeit möglich ist.
Diese Aufgabe wird bei den eingangs genannten Gleitplatten erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Gleitplatte eine mechanisch feste Trägerschicht und eine auf der Trägerschicht angeordnete Verschleißschicht umfasst, welche die Gleitebene für die Weichenzunge bildet und welche aus einem ersten die Gleitreibung mindernden Kunststoffmaterial hergestellt ist.
Der zwei- oder mehrschichtige Aufbau der Gleitplatte erlaubt die Verschleißschicht optimal an deren Funktion, nämlich die Gleitreibung und den Verschleiß beim Bewegen der Weichenzunge in der Gleitebene zu vermindern, anzupassen. Gesichtspunkte wie Festigkeit oder Formstabilität können hier weitgehend außer Betracht bleiben, da diese Funktion von der mechanisch festen Trägerschicht übernommen wird.
Die Trägerschicht kann dadurch aus einem wesentlich preisgünstigeren Material hergestellt werden, und der Einsatz der sehr teuren Hochleistungskunststoffe beschränkt sich auf die Verschleißschicht.
Der zwei- oder mehrschichtige Aufbau der erfindungsgemäßen Gleitplatten lässt zusätzlich weitere Funktionen der Gleitplatten bzw. von deren Schichten sowie Anpassungen an den jeweiligen Einsatzort zu, die insgesamt zu einer weiteren Verbesserung der Gleitplatte in ihrer Funktion führen.
In Fällen, in denen nur mit verhältnismäßig geringen Radlasten (z. B. im U-Bahnund S-Bahngleisnetz) zu rechnen ist, kann die Trägerschicht gleichzeitig als stoßdämpfende Schicht ausgebildet werden. Die erforderliche mechanische Festigkeit der Gleitplatte ergibt sich dann jedenfalls aus dem Verbund von Verschleiß- und Trägerschicht.
Die mechanisch feste Trägerschicht wird vorzugsweise von einer Metallplatte gebildet, die beispielsweise von dem ersten, die Gleitreibung mindernden Kunststoffmaterial ummantelt sein kann oder formschlüssig mit ihr verbunden sein kann.
Alternativ hierzu kann die Trägerschicht nur auf ihrer Oberseite, d. h. auf der im montierten Zustand zur Weichenzunge hin weisende Oberfläche, mit dem ersten, die Gleitreibung mindernden Kunststoffmaterial beschichtet sein.
Zur Bildung der Trägerschicht kommen selbstverständlich auch entsprechend feste zweite Kunststoffmaterialien wie Polyamid (PA), Polyethylenterephthalat (PET), Polybutylenterephthalat (PBT), Polyoxymethylen (POM), Polyphenylensulfide (PPS), Polypropylen (PP) und Mischungen (Blends) in Betracht. Bevorzugt werden solche Kunststoffe, die im Zwei- oder Mehrkomponenten Spritzgussverfahren oder Koextrusionsverfahren eine gute stoffschlüssige Verbindung mit den beiden Schichten eingehen.
Eine weitere Verbesserung der mechanischen Festigkeit bei dem zweiten Kunststoffmaterial wird durch den Einsatz von Verstärkungen, insbesondere Faserverstärkungen, erzielt.
Bei der Verwendung von einem zweiten Kunststoffmaterial zur Bildung der Trägerschicht ist in der Regel eine Anbindung der Verschleißschicht an die Trägerschicht in einfacher Weise mit sehr guten und insbesondere dauerhaften Ergebnissen möglich. Bei der Verwendung von Metallplatten kann hier, insbesondere wenn nur ein Zweischichtaufbau gewählt wird, ein größerer Aufwand zur dauerhaften Verbindung der Metalloberfläche mit der Verschleißschicht notwendig werden.
Die Trägerschicht selbst kann bei einer bevorzugten Ausführungsform wieder unterteilt sein in eine Basisschicht, welche beispielsweise aus einem dritten Kunststoffmaterial gebildet sein kann, wobei in die Basisschicht eingearbeitete sektorale Verstärkungselemente letztendlich für die mechanische Festigkeit der Trägerschicht, insbesondere deren Formstabilität, verantwortlich zeichnen.
Fügt man der erfindungsgemäßen Gleitplatte eine weitere Funktionsschicht in Form einer durchgängigen Schicht oder aber auch in Form von Schichtsektoren zu, dann kann eine stoßdämpfende Schicht vorgesehen werden, die einer Dämpfung der pulsförmig oder oszillierend eingeleiteten Kräfte auf die Gleitplatte dienen. Die stoßdämpfende Schicht wird vorzugsweise unterhalb der Trägerschicht angeordnet sein bzw. deren Unterseite beschichten, so dass einwirkende Kräfte nicht punktuell auf die Dämpfungsschicht wirken, sondern über eine größere Fläche durch die mechanisch feste und formstabile Trägerschicht übertragen werden. Als Material zur Herstellung der stoßdämpfenden Schicht eignen sich insbesondere Polyurethane oder allgemein Elastomere.
Auch hier handelt es sich um ein wesentlich preisgünstigeres Material als bei der Verschleißschicht.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird die Verschleißschicht an ihrer die Gleitebene bildenden Oberfläche eine Vielzahl von parallel angeordneten Nuten umfassen. Diese Nuten weisen bevorzugt zur Längsrichtung der Verschieberichtung der Weichenzunge einen spitzen Winkel auf.
Dies hat den Vorteil, dass Verschmutzungen der Oberfläche der Gleitplatte beim Verschieben der Weichenzunge in die Nuten abgestreift werden, wobei durch die schräge Anordnung der Längsrichtung der Nuten gleichzeitig ein Transporteffekt für in die Nuten eingetragene Schmutzpartikel resultiert, so dass solche Gleitplatten praktisch selbstreinigend sind.
Bei einer weiter bevorzugten erfindungsgemäßen Gleitplatte wird das erste Kunststoffmaterial ein eine Matrix bildendes Polymer und ein in der Matrix dispergiertes Fluorkohlenwasserstoffpolymer umfassen, wobei das Fluorkohlenwasserstoffpolymer chemisch mit dem Matrixpolymer gekoppelt ist.
Durch die chemische Kopplung des Fluorkohlenwasserstoffpolymers mit dem Matrixpolymer wird eine deutliche Festigkeitszunahme des ersten Kunststoffmaterials beobachtet, verglichen mit derselben Materialkombination ohne chemische Kopplung.
Dadurch ist es möglich, bei gleichen Masseanteilen des Fluorkohlenwasserstoffpolymers und damit bei zumindest gleichen Reibwerten der Weichengleitplatte höhere mechanische Belastungen aufzunehmen, oder aber bei gleichen spezifischen mechanischen Belastungskennwerten durch eine höhere Zugabe der Fluorkohlenwasserstoffpolymere Reibungskennwerte und damit geringere Umstellkräfte zu erreichen.
Das Matrixpolymer lässt sich aus einer breiten Palette von Polymeren auswählen, und die bevorzugten Matrixpolymere sind ausgewählt aus Polyamiden, Polyestern, insbesondere Polyethylenterephthalaten und Polybutylenterephthalaten, Polyphenylensulfonen, Polyacetalen, thermoplastischen Polyurethanen und/oder Polyetheretherketonen.
Für die chemische Kopplung des Fluorkohlenwasserstoffpolymers an das Matrixpolymer bietet sich insbesondere die Strahlenvernetzung an.
Im Falle der Verwendung von Polyamid als Matrixpolymer und Polytetrafluorethylen erhält man bei der Strahlungskopplung über die Elektronenbestrahlung Carbonsäuregruppen am Polytetrafluorethylenpolymeren, wenn die Elektronenbestrahlung in Gegenwart von Sauerstoff erfolgt. Unter den Verarbeitungsbedingungen von Polyamid besitzen diese Carbonsäuregruppen eine solche Reaktivität, dass durch Umamidisierung PTFE-Polyamid-Blockcopolymere entstehen, die im Vergleich zu Werkstoffkombinationen, bei denen unbestrahltes PTFE und Polyamid nebeneinander vorliegen, ein wesentlich höheres Festigkeitsniveau erreichen.
Bevorzugte Gleitplatten weisen im ersten Kunststoffmaterial über den Anteil an Fluorkohlenwasserstoffpolymeren hinaus weitere die Gleitreibung und den Verschleiß mindernde Additive auf.
Unter solchen Additiven werden bevorzugt MoS2, Graphit, Bornitrid, Polyimide, Polyphenylensulfide, Wachse, Öle und Fette.
Auf Grund der chemischen Kopplung des Fluorkohlenwasserstoffpolymers an das Matrixpolymer ist von Haus aus das erste Kunststoffmaterial mit einer höheren mechanischen Festigkeit ausgestattet, so dass Zusätze wie vorgenannte Additive diese Eigenschaften bei weitem weniger stark negativ beeinflussen als bei den herkömmlichen Materialien, die bei Kunststoffgleitplatten verwendet wurden.
Damit eröffnet sich auch mit diesen Additiven eine weitere Möglichkeit der Modifikation der Gleitplatten auf die jeweilige Anwendung hin.
Darüber hinaus ist es empfehlenswert, das erste Kunststoffmaterial der Gleitplatte mit festigkeitserhöhenden Verstärkungsstoffen zu versehen, wobei bevorzugte Verstärkungsstoffe ausgewählt sind aus Kurz- und/oder Langfasern aus Glas, Kohlenstoff, Keflar, Metall, Hanf und Flachs.
Auf Grund der chemischen Kopplung des Fluorkohlenwasserstoffpolymers an die Polymermatrix und der damit einhergehenden Festigkeitszunahme kann der Masseanteil der Verstärkungsstoffe im Kunststoffmaterial reduziert und damit deren negativer Einfluss auf die Gleitreibung und Schlagzähigkeit begrenzt werden.
Eine Minimierung der negativen Einflüsse auf die Gleitreibung erzielt man zusätzlich, wenn die in dem ersten Kunststoffmaterial enthaltenen Fasern eine Vorzugsrichtung aufweisen, welche parallel zu der Bewegungsrichtung der Weichenzunge in der Gleitebene liegt.
Bei der Verwendung von Verstärkungsfasern werden diese ebenfalls bevorzugt chemisch an die Polymermatrix angebunden, was dann zu einer weiteren Festigkeitszunahme führt und eine weitere Gestaltungsmöglichkeit hinsichtlich der Optimierung von Gleitreibung, Verschleiß, Festigkeit und nicht zuletzt der Herstellkosten mit sich bringt.
Daneben kann das erste Kunststoffmaterial der erfindungsgemäßen Gleitplatte auch Füllstoff enthalten, um vor allem den Materialpreis zu optimieren.
Geeignete Füllstoffe für das erste Kunststoffmaterial der Gleitplatte sind z. B. Kaolin, Talkum, Calciumcarbonat, Siliciumcarbid, Wollastonit, Glimmer oder TiO2.
Ferner kann vorgesehen sein, dass das erste Kunststoffmaterial der erfindungsgemäßen Gleitplatte einen sogenannten Schlagzähmodifizierer umfasst, wobei dieser hauptsächlich dann eingesetzt wird, wenn extrem tiefe Umgebungstemperaturen im Betrieb zu erwarten sind.
Diese und weitere Vorteile der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnung noch näher erläutert.
Es zeigen im Einzelnen:
Figur 1:
eine schematische Schnittansicht durch eine Weiche mit einem Weichenstuhl mit erfindungsgemäßer Gleitplatte;
Figur 2:
eine Schnittansicht ähnlich wie Figur 1, jedoch mit einer anderen Stellung der Weichenzunge der Weiche;
Figur 3:
Schnittansicht längs Linie III-III in Figur 1 für eine erste Variante eines Weichenstuhls;
Figur 4:
Schnittansicht längs Linie III-III in Figur 1 für eine zweite Variante eines Weichenstuhls;
Figur 5:
Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Gleitplatte;
Figur 6A bis 6D:
Schnittansicht längs Linie IV-IV in Figur 5 von verschiedenen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Gleitplatte;
Figur 7:
Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Gleitplatte;
Figur 8:
ein Diagramm der relativen Streckspannung in Prozent gegenüber dem Masseanteil von PTFE in einem ersten Kunststoffmaterial der erfindungsgemäßen Gleitplatte;
Figur 9:
ein Diagramm der Entwicklung des E-Moduls in Abhängigkeit des PTFE-Massenanteils (Prozent) in dem ersten Kunststoffmaterial der erfindungsgemäßen Gleitplatte;
Figur 10:
ein Diagramm des Verhaltens des Gleitreibungskoeffizienten mit länger werdendem Gleitweg, d.h. länger Betriebsdauer einer erfindungsgemäßen Gleitplatte; und
Figur 11:
ein Diagramm betreffend den Verschleiß in Prozent einer erfindungsgemäßen und einer herkömmlichen Gleitplatte bei einem Verschleißweg von 4000 m.
Bei der in Figur 1 ausschnittsweise im Schnitt dargestellten Schienenweiche 10 ist eine Schiene 12 in herkömmlicher Weise auf Schwellen 14 aus Holz, Beton oder einem anderen Material befestigt. Wesentlicher Bestandteil der Weiche 10 ist eine Weichenzunge 16, die mittels eines an ihr angelenkten Gestänges (nicht dargestellt) in herkömmlicher Weise, beispielsweise mit Hilfe eines Antriebsmotors, zwischen einer Offen- und einer Schließstellung hin und her verschieblich ist. In Figur 1 ist die Schließstellung dargestellt. Bei ihrer Verschiebung zwischen der Offen- und der Schließstellung gleitet die Weichenzunge 16 auf Weichenstühlen 18, welche jeweils mit einer auf den Schwellen 14 befestigten, plattenförmigen Unterlage 20 verbunden sind.
Bei der dargestellten Ausführungsform bestehen Weichenstuhl 18 und Unterlage 20 aus Stahl. Die Oberfläche des Weichenstuhls 18, welche die Gleitebene für die Weichenzunge 16 definiert, wird von einem Kunststoffbelag 22 gebildet, im Folgenden erfindungsgemäße Kunststoffgleitplatte genannt.
Die Befestigung der Kunststoffgleitplatten 22 auf dem Weichenstuhl 18 erfolgt, wie dies im Einzelnen in der DE 26 31 594 B1 beschrieben ist.
Figur 2 zeigt eine Schnittdarstellung der Weiche 10 mit der Schiene 12 und der Weichenzunge 16, montiert auf einer Schwelle 24. An der Stelle der Schienenweiche 10 im Bereich der Schwelle 24 liegt die Weichenzunge 16 nicht am Kopf der Schiene 12 an, sondern hält zu diesem einen Abstand. Während die Schnittdarstellung der Figur 1 die Anordnung der Weichenzunge 16 gegenüber der Schiene 12 in einem Bereich des freien Endes der Weichenzunge 16 zeigt, ist die Schnittdarstellung der Figur 2 an einem Punkt entlang der Länge der Weichenzunge 16 gezeigt, bei der diese (auch in Schließstellung der Weiche 10) einen Abstand von der Schiene 12 hält.
Wird die Weiche von einem Fahrzeug überfahren, so ergeben sich insbesondere in der Situation, wie sie in Figur 2 dargestellt ist, Querkräfte, die von einem die Weiche überfahrenden Rad 26 erzeugt werden. Die Querkräfte sind mit einem Pfeil A in Figur 2 gekennzeichnet. Darüber hinaus ergeben sich oszillierende Kräfte, die mit einem Doppelpfeil B gekennzeichnet sind, wobei diese Verschiebebewegung gemäß Doppelpfeil B unter einer erhöhten Last, nämlich der Radlast, stattfindet, und damit eine stärkere Verschleißsituation gegeben ist.
Aus Figur 2 wird auch ersichtlich, wie die Weichenzunge 16 sich auf Grund der Querkräfte A verwinden kann, so dass nicht mehr die gesamte untere Fläche, mit der die Weichenzunge 16 auf der Kunststoffgleitplatte 22 aufliegt, sondern diese mit einer unteren Kante 28 konzentriert auf die Kunststoffgleitplatte 22 einwirkt.
Demgegenüber werden solche Querkräfte bei einer Stellung von Weichenzunge 16 und Schiene 12, die in Figur 1 gezeigt ist, vom Kopf der Schiene 12 aufgefangen, so dass sich in dieser Situation das Problem der Querkräfte allenfalls in geringerem Maße stellt.
Trotzdem müssen alle zu verwendenden Gleitplatten für dieselbe Anforderung ausgelegt werden, zum einen, um ein Verwechseln bei der Montage zu verhindern, und zum anderen, um die Bevorratung von Weichengleitplatten zu minimieren.
Figur 3 zeigt eine Schnittansicht durch einen Weichenstuhl 18a, der an der Schnittansicht längs Linie III-III in Figur 1 entspricht.
Bei der Ausführungsvariante des Weichenstuhls 18a ist vorgesehen, dass zwei Gleitplatten 22a parallel zueinander im Weichenstuhl 18a eingeschoben aufgenommen sind und so zusammen eine Gleitebene für die Weichenzunge 16 bilden. Beide Gleitplatten 22a weisen im Querschnitt eine trapezförmige Gestalt auf und greifen mit Randbereichen in Schwalbenschwanzführungen des Weichenstuhls 18a ein und sind so im Weichenstuhl 18a fixiert. Nach dem Einschieben der Gleitplatten 22a wird an deren Rückseite (rechte Seite in der Figur 1) eine Anschlagplatte 27 montiert, die ein unbeabsichtigtes Herausschieben der Gleitplatten 22a bei einer Verschiebebewegung der Weichenzunge 16 verhindert.
Figur 4 zeigt eine Alternative der Gestaltung der Gleitplatte zur Figur 3, wo ein Weichenstuhl 18b so ausgestaltet ist, dass er eine einzelne Gleitplatte 22b aufnimmt, welche wiederum, wie am Beispiel der Gleitplatten von Figur 3 gezeigt, ebenfalls einen trapezförmigen Querschnitt aufweist. Auch diese Gleitplatte 22b lässt sich über eine Anschlagplatte 27 (vgl. Figur 1) in der eingeschobenen Position sichern.
Die Darstellungen in den Figuren 1 bis 4 sind nur schematischer Natur und zeigen noch nicht den erfindungsgemäßen Aufbau der Gleitplatten 22, 22a und 22b. Dies wird erst im Folgenden anhand der Zeichnungen der Figuren 5 bis 7 näher erläutert.
Figur 5 zeigt in Draufsicht eine erfindungsgemäße Gleitplatte 18, deren Ränder 30, 31 und 32 abgeschrägt sind, so dass sie, wie in den Figuren 3 und 4 gezeigt, in eine Schwalbenschwanzführung eingreifen können.
Die Gleitplatte 22 definiert eine Gleitebene mit ihrer Oberfläche 36, in die parallel verlaufende Nuten 34 eingelassen sind.
Die Nuten 34 verlaufen bevorzugt, wie in Figur 5 gezeigt, mit spitzem Winkel zur Längsrichtung der Gleitplatte 22 und erlauben so bei einer Verschiebebewegung der Weichenzunge 16, die im Wesentlichen parallel zur Längsrichtung der Gleitplatte 22 erfolgt, das Abstreifen von Schmutzpartikeln, die sich auf der Oberfläche 36 der Gleitplatte 22 ansammeln, in die Nuten 34 hinein. Damit sind die Schmutzpartikel von der Oberfläche 36 entfernt und behindern das Verschieben durch eine Erhöhung des Gleitwiderstandes bei einer Bewegung der Zunge 16 auf der Oberfläche 36 nicht mehr. Sammelt sich Material in den Nuten 34 an, kommt auf Grund der spezifisch gewählten Ausrichtung der Nuten zur Verschieberichtung der Weichenzunge 16 ein Transportvorgang zum Tragen, durch den in die Nuten 34 eingetragener Schmutz in Richtung zu den Rändern 30, 31, 32 erfolgt, so dass diese Konstruktion der Gleitplatte 22 als selbstreinigend bezeichnet werden kann.
Der eigentliche Aufbau der Gleitplatte 22 ist mit mehreren Alternativen in den Figuren 6A bis 6D und 7 dargestellt. Die Schnittdarstellungen der Figuren 6A bis 6D entsprechen einer Schnittansicht längs Linie VI-VI in Figur 5.
Eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Gleitplatte ist in Figur 6A dargestellt, welche sich aus zwei Lagen oder Schichten zusammensetzt, nämlich einer Gleit- oder Verschleißschicht 38 und einer Trägerschicht 39. Die Gleitschicht 38 wird in ihrer Zusammensetzung so optimiert, dass ein möglichst geringer Gleitwiderstand zwischen der Oberfläche 36 und der Weichenzunge 16 beim Umschalten der Weiche besteht, während mehr oder weniger unabhängig hiervon das Material der Trägerschicht 39 ausgewählt werden kann, welches für die mechanische Festigkeit und insbesondere auch Formstabilität der Gleitplatte 22 sorgt.
Hier bieten sich verschiedene Materialien an, angefangen von Metallplatten, aber auch Platten aus entsprechend mechanisch festem Kunststoff, insbesondere faserverstärkten Kunststoffen. Bei der Materialauswahl kann hier ohne Rücksicht auf die Gleitreibeigenschaften des Materials vorgegangen werden und im Wesentlichen auf die mechanische Beanspruchbarkeit des Materials der Trägerschicht abgehoben werden.
Die Trägerschicht kann bei geringeren Belastungen gleichzeitig als stoßdämpfende Schicht ausgebildet werden, wobei sich die notwendige mechanische Festigkeit der Gleitplatte aus dem Verbund von Verschleiß- und Trägerschicht ergibt. Eine Variante hierzu zeigt Figur 6B, bei der wiederum die gesamte Oberfläche 36 von einer Verschleiß- oder Gleitschicht 40 gebildet wird, während der Aufbau der Trägerschicht eine Basisschicht 42 sowie darin eingearbeitete Verstärkungselemente 41 beinhaltet. Bei den Verstärkungselementen wird das Material so ausgewählt, dass die Verstärkungselemente für die notwendige mechanische Festigkeit und Formstabilität der Gleitplatte sorgen. Das Material der Basisschicht 42 kann unter anderen Gesichtspunkten ausgewählt werden, da dieses nur die Verstärkungselemente ortsfest zu halten hat. So könnte beispielsweise die Basisschicht 42 zusätzlich zu ihrer Haltefunktion für die Verstärkungselemente 41 eine stoßdämpfende Funktion erfüllen.
Eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Gleitplatte ist in Figur 6C gezeigt, bei der wiederum die Oberfläche 36 von einer Gleit- bzw. Verschleißschicht 44 gebildet wird. Diese Gleit- und Verschleißschicht ist auf einer Trägerschicht 45 aufgebracht, welche für die mechanische Festigkeit der Gleitplatte 22 sowie deren Formstabilität sorgt.
Als dritte Schicht ist bei dieser Ausführungsform eine stoßdämpfende Schicht 46 vorhanden, welche zusammen mit der Gleitschicht 44 die Trägerschicht 45 sandwichartig einbettet.
In Figur 6D ist schließlich eine Variante der Gleitplatte der Figur 6B dargestellt, wo in die Basisschicht 42 ein metallisches Lochblech 41' als Verstärkungselement eingebettet ist.
Figur 7 zeigt einen Längsschnitt durch die Gleitplatte 22 der Figur 5, wobei hier gegenüber den Ausführungsformen der Figuren 6A bis 6D eine weitere Variante hinzugefügt wird.
Die Oberfläche 36 wird wieder von einer Gleit- oder Verschleißschicht 48 gebildet, in die, wie in Figur 5 gezeigt, Nuten 34 eingearbeitet sind.
Die Gleit- bzw. Verschleißschicht wird auf einer Trägerschicht 49 gehalten, die die mechanische Festigkeit der Gleitplatte sicherstellt und die außerdem die Formstabilität der Gleitplatte garantiert.
In einem Sektor benachbart zum Randbereich 32 weist die Trägerschicht 49 einen flächigen Rücksprung auf, in dem eine stoßdämpfende Schicht 50 aufgenommen ist. Dieser Sektor, der benachbart zum Randbereich 32 angeordnet ist, überstreicht ungefähr die Fläche, auf der die Weichenzunge 16 mit ihrem Fuß im geschlossenen Zustand der Weiche auf der Gleitplatte 22 aufruht. Dies bedeutet, dass bei der Ausführungsform gemäß der Figur 7 stoßdämpfendes Material an der Unterseite der Trägerschicht 49 nur dort angeordnet wird, wo oszillierende Kräfte auf die Oberfläche 36 der Gleitplatte 22 eingeleitet werden.
Über die Auswahl der Materialien der Gleit- bzw. Verschleißschicht 22, 22a, 22b wurde bislang noch nichts weiter ausgeführt. Bevorzugt wird hier jedoch ein Kunststoffmaterial verwendet, welches ein Matrixpolymer aufweist, in welches ein Fluorkohlenwasserstoffpolymer dispergiert eingearbeitet ist, wobei vorzugsweise das Fluorkohlenwasserstoffpolymer chemisch mit dem Matrixpolymeren gekoppelt ist.
Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel besteht die in den Figuren gezeigte Verschleiß- oder Gleitschicht der Gleitplatte aus einem Polyamid 6.6 als Matrixpolymer, in dem ein Polytetrafluorethylen dispergiert eingearbeitet ist. Erfindungsgemäß ist dabei das PTFE-Material chemisch an das Matrixpolymere Polyamid 6.6 gekoppelt, wodurch sich der in Figur 8 in Abhängigkeit vom PTFE-Massenanteil gezeigte Vorteil bezüglich des Ansteigens der relativen Streckspannung (verbesserte mechanische Eigenschaft) ergibt. Die obere Kurve zeigt dabei das chemisch gekoppelte Material, die untere Kurve zeigt den Fall, bei dem das Polyamid 6.6 und PTFE ohne Kopplung nebeneinander vorliegen.
Den selben Fall betrifft die Figur 9, die hier die Entwicklung des Elastizitätsmoduls im Falle mit und ohne chemische Kopplung von Polyamid 6.6 und PTFE bei einem Bereich von PTFE-Massenanteilen von 0 bis 50 % zeigt.
In der Folge beobachtet man ein deutlich anderes Gleitreibungsverhalten, wie sich dies insbesondere über einen längeren Gleitweg, d. h. eine längere Gebrauchsdauer, der Kunststoffgleitplatten bemerkbar macht.
Figur 10 macht deutlich, dass insbesondere über den längeren Gebrauch der Gleitplatten sich nur eine gering ansteigende Erhöhung des Gleitreibungskoeffizienten bei chemisch gekoppelten PA 6.6-PTFE-Materialien ergibt, während bei chemisch nicht gekoppelten Materialien ein anfangs zunächst ähnlicher Gleitreibungskoeffizient erhalten wird, dieser jedoch über die Zeit der Benutzung der Gleitplatte drastisch ansteigt und damit die Umstellkräfte der Weichenzunge erheblich erhöht.
Dieses Ergebnis schlägt sich dann schließlich im Verschleiß, der in Figur 11 gezeigt ist, nieder, wobei bei einem Gleitweg von 4000 m ein um ein Vielfaches höherer Verschleiß für das chemisch nicht gekoppelte Material gegenüber dem chemisch gekoppelten Material erhalten wird. Die in den Figuren 10 und 11 untersuchten Materialien hatten jeweils einen PTFE-Anteil von 15 Gew.% und waren jeweils frei von weiteren, eingangs beschriebenen Additiven bis auf 30 Gew.% Kohlenstofffasern mit einer mittleren Länge von 0,2 bis 0,3 mm.
Soll eine Gleitplatte mit Polyamid als Matrixpolymer an einem Ort eingesetzt werden, wo extrem tiefe Umgebungstemperaturen zu erwarten sind, dann wird bevorzugt ein EPDM-Material fein dispergiert in der Matrix des ersten Kunststoffmaterials als Schlagzähmodifier eingesetzt. Die Anteile des EPDM-Schlagzähmodifiers können bis zu 10 Gew.% betragen.

Claims (21)

  1. Gleitplatte für Schienenweichen, welche an einem Weichenstuhl der Weichen auswechselbar montierbar ist und eine Gleitebene für eine Zunge der Weiche definiert, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitplatte eine mechanisch feste Trägerschicht und eine auf der Trägerschicht angeordnete Verschleißschicht umfasst, welche die Gleitebene für die Weichenzunge bildet und welche aus einem ersten die Gleitreibung mindernden Kunststoffmaterial hergestellt ist.
  2. Gleitplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerschicht von einer Metallplatte gebildet wird.
  3. Gleitplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerschicht aus einem zweiten Kunststoffmaterial gebildet ist.
  4. Gleitplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Kunststoffmaterial ein verstärktes Kunststoffmaterial ist.
  5. Gleitplatte nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Kunststoffmaterial ein faserverstärktes Kunststoffmaterial ist.
  6. Gleitplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerschicht eine Basisschicht umfasst, in welcher sektoral Verstärkungselemente eingebettet sind.
  7. Gleitplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitplatte eine stoßdämpfende Schicht umfasst.
  8. Gleitplatte nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die stoßdämpfende Schicht unterhalb der Trägerschicht angeordnet ist.
  9. Gleitplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschleißschicht an ihrer die Gleitebene bildenden Oberfläche eine Vielzahl von parallelen Nuten umfasst.
  10. Gleitplatte nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Nuten so angeordnet sind, dass deren Längsrichtung mit der Verschieberichtung der Weichenzunge einen spitzen Winkel bildet.
  11. Gleitplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kunststoffmaterial ein eine Matrix bildendes Polymer und ein in der Matrix dispergiertes Fluorkohlenwasserstoffpolymer umfasst, wobei das Fluorkohlenwasserstoffpolymer chemisch mit dem Matrixpolymer gekoppelt ist.
  12. Gleitplatte nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die chemische Kopplung des Fluorkohlenwasserstoffpolymeren an das Matrixpolymer mittels Strahlenvernetzung erzeugt ist.
  13. Gleitplatte nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Matrixpolymer ausgewählt ist aus Polyamiden, Polyestern, insbesondere Polyethylenterephthalaten und Polybutylenterephthalaten, Polyphenylensulfiden, Polyacetalen, thermoplastischen Polyurethanen und/oder Polyetheretherketonen.
  14. Gleitplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kunststoffmaterial der Gleitplatte Gleitreibung und Verschleiß mindernde Additive umfasst.
  15. Gleitplatte nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitreibung und Verschleiß mindernden Additive ausgewählt sind aus MoS2, Graphit, Bornitrid, Polyimiden, Polyphenylensulfonen, Wachsen, Ölen und Fetten.
  16. Gleitplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kunststoffmaterial der Gleitplatte festigkeitserhöhende Additive umfasst.
  17. Gleitplatte nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die festigkeitserhöhenden Additive ausgewählt sind aus Kurz- und/oder Langfasern aus Glas, Kohlenstoff, Keflar, Metall, Hanf und Flachs.
  18. Gleitplatte nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die in dem Kunststoffmaterial enthaltenen Fasern eine Vorzugsrichtung aufweisen, welche parallel zu der Bewegungsrichtung der Weichenzunge in der Gleitebene ausgerichtet ist.
  19. Gleitplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kunststoffmaterial der Gleitplatte Füllstoffe enthält.
  20. Gleitplatte nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllstoffe ausgewählt sind aus Kaolin, Talkum, Calciumcarbonat, Siliciumcarbiden, Wollastonit, Glimmer oder TiO2.
  21. Gleitplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kunststoffmaterial der Gleitplatte einen Schlagzähmodifier umfasst.
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