EP3827127A1 - Gleitlager im bauwesen - Google Patents

Gleitlager im bauwesen

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Publication number
EP3827127A1
EP3827127A1 EP19746055.3A EP19746055A EP3827127A1 EP 3827127 A1 EP3827127 A1 EP 3827127A1 EP 19746055 A EP19746055 A EP 19746055A EP 3827127 A1 EP3827127 A1 EP 3827127A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sliding
bearing
over
bearing elements
mpa
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Withdrawn
Application number
EP19746055.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Georg Christian SCHREIBER
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.)
Schreiber Bruecken Dehntechnik GmbH
Original Assignee
Schreiber Bruecken Dehntechnik GmbH
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 Schreiber Bruecken Dehntechnik GmbH filed Critical Schreiber Bruecken Dehntechnik GmbH
Publication of EP3827127A1 publication Critical patent/EP3827127A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/02—Parts of sliding-contact bearings
    • F16C33/04—Brasses; Bushes; Linings
    • F16C33/20—Sliding surface consisting mainly of plastics
    • F16C33/201—Composition of the plastic
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01D—CONSTRUCTION OF BRIDGES, ELEVATED ROADWAYS OR VIADUCTS; ASSEMBLY OF BRIDGES
    • E01D19/00—Structural or constructional details of bridges
    • E01D19/04—Bearings; Hinges
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2208/00—Plastics; Synthetic resins, e.g. rubbers
    • F16C2208/20—Thermoplastic resins
    • F16C2208/30—Fluoropolymers
    • F16C2208/32—Polytetrafluorethylene [PTFE]
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2208/00—Plastics; Synthetic resins, e.g. rubbers
    • F16C2208/20—Thermoplastic resins
    • F16C2208/40—Imides, e.g. polyimide [PI], polyetherimide [PEI]
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2350/00—Machines or articles related to building

Definitions

  • the invention relates to the use of a sliding material in a sliding bearing for buildings according to the preamble of claim 1 and a sliding bearing for buildings according to the
  • Generic plain bearing, to which the present invention relates is the content of the standard EN 1337-2: 2004 in the disclosure content of the present
  • Structural slide bearings to which the standard EN 1337 refers, and in earthquake slide bearings, which, for earthquake-proof construction, involve horizontal movement of a building relative to the
  • Sliding material is basically approved in the USA
  • the present invention is therefore based on the object to at least partially remedy the problems that arise with the generic use of sliding materials in sliding bearings and / or to provide a sliding bearing that at least partially eliminates the described problems of generic sliding bearings.
  • the sliding material consists of at least 60% by weight of PTFE, in particular between 60% and 90% by weight of PTFE.
  • the invention relates to the use of a sliding material in a sliding bearing for buildings, which comprises two bearing elements, which are in the sliding bearing within a relative range of movement of the bearing elements
  • Bearing elements is fixed in position and is arranged between the bearing elements such that it is in sliding contact with the second of the two bearing elements within the entire relative range of motion of the two bearing elements.
  • Bearing elements are thus spaced apart from one another in a vertical direction by the sliding element and are in each case in contact with the sliding element.
  • the first bearing element bears against the sliding element and is fixed in position therewith, the second bearing element bears against the sliding element with its side facing the sliding element, which is thus designed as a sliding side of the second bearing element.
  • the two bearing elements can be moved relative to one another in the entire relative range of movement of the bearing elements.
  • the sliding element is preferably circumferentially surrounded horizontally by the first bearing element and lies with a first vertical side on the first Bearing element, wherein the second bearing element bears on the second vertical side of the sliding element opposite the first bearing element on the sliding element.
  • the sliding element lies flat and continuously on the first bearing element and is continuously surrounded by the first bearing element, and preferably the first bearing element lies with its portion that
  • the sliding element Encloses sliding element, circumferentially around the sliding element on the sliding element.
  • the sliding element is thus preferably chambered in the first bearing element, whereby a
  • the bearing element is preferably made of steel, and the second bearing element is preferably made of stainless steel.
  • the sliding element consists of a first and a second vertical section, both of which are integral with the
  • the first vertical section is enclosed by the first bearing element over its vertical extent and the sliding element with the second vertical section protrudes vertically above the first bearing element, so that the first bearing element does not lie horizontally next to the second vertical section of the sliding element extends, wherein preferably the first vertical section has a vertical extension between 2 mm and 6 mm, preferably between 3 mm and 5 mm and the second vertical section has a vertical extension between 3 mm and 8 mm, preferably between 4 mm and 6 mm.
  • the sliding element is preferably over at least 30%, preferably over at least 50%, of its vertical
  • the sliding element projects vertically beyond the first bearing element by at least 10%, in particular at least 30%, of its vertical extent, or the second bearing element and the first bearing element overlap vertically within the horizontal one
  • Bearing element extends without being in vertical contact with the second bearing element. It is general
  • the side facing the sliding side of the second bearing element is flat or curved, the sliding side corresponding to this side of the
  • Use relates to the implementation of the plain bearing for an application area in which the bearing elements have an added total sliding path to one another of over 20,000 m, in particular over 50,000 m, in particular over 70,000 m, in particular over 80,000 m, with a pressing pressure
  • the sliding material consists of 10% to 40% by weight of polyimide, in particular 15% to 25% by weight of polyimide, and the sliding material has material properties such that it can be used in a long-term sliding friction test, which according to point D.6.2 the standard EN 1337-2: 2004 is carried out with only the
  • a plain bearing can be realized that can withstand extreme loads can typically occur when used in buildings, can withstand and that the sliding material exhibits very little wear.
  • Sliding material are particularly advantageous, in particular with respect to the possible total sliding path added together with high contact pressure.
  • the invention thus enables on the one hand the realization of a plain bearing that is maintenance-free for an extremely long time because it is for one
  • the area of application is suitable in which the bearing elements cover an added total sliding path to one another of over 20,000 m, in particular over 50,000 m, in particular over 70,000 m, in particular over 80,000 m.
  • the total sliding path of the two bearing elements in the sliding bearing to one another is defined by the addition of the movements of the
  • Sliding elements exert a pressing pressure against each other of over 50 MPa while they slide against each other in the sliding bearing
  • the suitability therefore relates to the fact that the plain bearing even after an added total sliding path of over 20,000 m, in particular over 50,000 m, in particular over 70,000 m, in particular over 80,000 m of the two
  • the sliding material particularly preferably has material properties such that the vertical extension of the sliding material after an added total sliding path of 50,154 m with a load on the sliding material in accordance with the above-mentioned long-term test of standard 1337-2: 2004 with the only modification that a contact pressure on the Sliding material of 60 MPa is applied, more than 30%, especially more than 40% of the
  • the vertical extension is the extension in the Direction in which the pressing pressure acts during the long-term test. Because when used in a plain bearing
  • bearing elements is pressed, the bearing elements are thus vertically spaced from one another and its vertical extent is in the m-range, in particular 5-30 mm, so when the sliding material is used in a plain bearing, the plain bearing retains its required properties even after a correspondingly long total sliding path because a vertical
  • a sliding material a vertical extension, d. H. vertical thickness, which is between 5 mm and 15 mm, preferably between 6 mm and 10 mm, preferably 8 mm.
  • the sliding material is produced in the geometric shape provided for the sliding element or the sliding material is first produced as a plate with the corresponding vertical thickness, from which the sliding element is then formed,
  • the intended thickness of 5 mm to 15 mm, preferably 6 mm to 10 mm, preferably 8 mm has proven to be special it is advantageously emphasized, since this makes it particularly preferred to use a sliding material with the material according to the invention
  • the sliding material is particularly preferably produced by mixing a PTFE powder and a polyimide powder with the stated percentages in a first working step until a homogeneous mixture of the powders is achieved, after which this homogeneous powder mixture is then pressed and sintered , Preferably, only after sintering are the lubrication pockets mandatory in the described standard imprinted on the sliding material so that it acts as a sliding element in a sliding bearing as explained
  • the background is that, thanks to the properties of the sliding material used, the two bearing elements can be exposed to an extremely high pressing pressure against each other and thus the sliding element can be exposed to a very high pressing pressure between the sliding bearings without causing excessive friction between the sliding element and the second Bearing element comes and without the sliding element wearing too much.
  • the invention is thus based on the targeted selection of the admixture of polyimide to PTFE in the percentage range mentioned, the inventors through extensive long-term and
  • the sliding material enables the realization of a plain bearing with the properties mentioned. It has turned out to be particularly preferred to manufacture the sliding material in such a way that it is over 95%, in particular over 99%
  • the ratio of PTFE to polyimide in particular between 3/2 and 9/1, in particular between 3/1 and 6/1, being particularly advantageous for the use of the sliding material for realizing the sliding bearing described.
  • the sliding material has material properties such that it is used in a long-term sliding friction test which is carried out in accordance with D.6.2 of the standard EN 1337-2: 2004 with only the
  • Sliding material of at least 60 MPa, in particular of 90 MPa is applied, and an average sliding speed over the added total sliding path of 0.4 / s is applied, in accordance with the requirements for its coefficient of friction
  • Sliding material can be realized by the described mixture of PTFE with polyimide.
  • the sliding material has material properties such that it is still included in a long-term sliding friction test that is carried out in accordance with D.6.2 of the standard EN 1337-2: 2004 with only the modifications specified above for the embodiments according to the invention Standard for the long-term test at a storage temperature of -35 ° C meets the required coefficient of friction if, instead of a storage temperature of -35 ° C
  • the sliding material has a characteristic value of its compressive strength according to the table 10 of the EN 1337-2: 2004 standard of over 150 MPa, in particular of at least 180 MPa.
  • the invention further relates to a plain bearing for buildings for an application in which the bearing elements of
  • the bearing according to the invention comprises two bearing elements which are in the slide bearing within one
  • Relative range of motion of the bearing elements are movably guided to each other, wherein a sliding element made of a sliding material is arranged between the bearing elements, which is fixed in position on a first of the two bearing elements and within the entire relative
  • the sliding material consisting of at least 60% by weight of PTFE.
  • the sliding material consists of 10% to 40% by weight of polyimide
  • polyimide in particular 15% to 25% by weight of polyimide.
  • the sliding material has such material properties that it can be used in a long-term sliding friction test that is carried out in accordance with D.6.2 of the standard EN 1337-2: 2004 is carried out with the only modifications that the long-term sliding friction test is carried out over an added total glide path of over 20,000 m, in particular over 50,000 m, in particular 50,154 m, in particular over 70,000 m, in particular over 80,000 m and that a contact pressure for the
  • Sliding material of at least 60 MPa, in particular 90 MPa is applied, the requirements on its
  • the plain bearing has a minimum effective storage temperature of -50 ° C or less and a maximum effective storage temperature of 80 ° C or more.
  • the described embodiment has proven to be particularly advantageous since it is also used in extreme cases
  • the slide bearing according to the invention is not damaged according to this embodiment.
  • the person skilled in the art understands the minimum or maximum effective bearing temperature as the temperature to which the slide bearing can be exposed for a short time, in particular a time of 8 hours, without the slide bearing having a
  • the slide bearing according to the invention is designed such that it has its minimum or maximum effective over a period of 8 hours
  • Resilience or durability of the plain bearing relevant element of the plain bearing is always the sliding element.
  • the second bearing element is on its side facing the sliding element, i. H. on its sliding side, made of austenitic steel or hard chrome
  • both bearing elements and the sliding element each having a horizontal cross section of more than 50 cm 2 , in particular between 50 cm 2 and 100,000 cm 2 , and wherein the sliding element has a vertical extension of at least 5 mm , in particular between 5 mm and 30 mm, in particular between 5 mm and 15 mm, in particular 6 mm to 10 mm, in particular 8 mm.
  • the vertical is particularly preferred
  • the two bearing elements are guided such that they can move horizontally relative to one another, the bearing elements being guided so as to be tiltable by at least one horizontal direction.
  • the bearing elements are particularly preferably arranged around a number of horizontal and thus perpendicular to the vertical
  • the two bearing elements are particularly preferred via one
  • the sliding element in the sliding bearing is preferably surrounded horizontally by the first bearing element and lies in particular with a first vertical side on the first bearing element, the second bearing element on the second vertical side of the bearing element opposite the first bearing element
  • the sliding element bears against the sliding element.
  • the sliding element preferably lies flat and continuously on the first bearing element.
  • the sliding element is horizontally circumferentially encompassed by the first bearing element over at least 30% of its vertical extent and is therefore chambered therein.
  • the sliding element preferably also projects vertically above the first bearing element, or the second bearing element and the first bearing element overlap vertically within the horizontal extension of the
  • the invention also relates to
  • the invention further relates to the use of a
  • the Plain bearing in a building, the Plain bearing is installed in the structure and is subjected to a pressing force in the structure, which exerts a pressure on the sliding element, which is between the two
  • the permanent pressure acting on the sliding element is to be understood as the pressing pressure that results from the static calculations on which the use of the sliding bearing is based in the building as the expected mean pressing pressure when the sliding bearing is installed in the building.
  • the inventors recognized that through the targeted selection of the sliding material that is used for the sliding element of the sliding bearing, a
  • said sliding path corresponds to the total sliding path of the two bearing elements to each other in the described
  • the invention further relates to a structure in which a slide bearing according to the invention is installed, one of the two bearing elements of the slide bearing being fixed to a floor element of the structure which is fastened to the ground, and the other of the two bearing elements being fixed to a support element of the structure is.
  • the support element is an element of the structure that carries a functional element of the structure, for example the superstructure of a bridge structure or side walls of a high-rise structure or the roof of a hall structure.
  • the floor element can be, for example, a bridge pillar or a foundation element or a roof support element connected to the ground.
  • Figure 1 a first embodiment of an inventive
  • Figure 2 a second embodiment of a
  • FIG. 1 a schematic exploded view of some elements of a plain bearing 100 according to the invention are shown in simplified form. For the sake of clarity, other elements that are customary in slide bearings, such as, for example, fastening elements, are not shown in FIG. 1 or in the following in FIG. 2.
  • the plain bearing 100 according to FIG. 1 has a pot 5 which is made of steel. Is placed vertically on the pot 5
  • the sliding bearing 100 further comprises a cover made of steel, on which a flat sliding element 3 is arranged.
  • the sliding element 3 is fixed in position on the cover, which acts as the first bearing element 1 of the sliding bearing 100.
  • the plain bearing 100 also has a second bearing element 2, which as
  • Bearing element 2 with its sliding side on the sliding element 3 and can on this sliding element 3 within a by the geometric configuration of the sliding bearing 100th
  • the plain bearing 100 according to FIG. 1 therefore only has one
  • Sliding element 3 which is designed as a flat sliding element and is designed like a circular disk.
  • disk-like sliding elements with a polygonal cross section, in particular a rectangular or square cross section, are also known.
  • the sliding element 3 is horizontally surrounded by a ring formed by the first bearing element 1 and thus in the first
  • Bearing element 1 chambered. In the plain bearing 100, the two bearing elements 1, 2 are within a relative
  • the elastomer element 4 serves to ensure that the two bearing elements 1, 2 can be tilted relative to one another about any horizontal directions.
  • the first bearing element 1 is fixed in position on the
  • the plain bearing 100 according to FIG. 2 has an as
  • the second bearing element 2 is designed as a hard chrome-plated spherical cap and bears with its sliding side against the curved sliding element 3.
  • the second bearing element 2 can be pivoted with respect to the first bearing element 1 by any horizontal direction, the second bearing element 2 with its being pivoted
  • Sliding element 3 is designed accordingly.
  • a second sliding element 3 is arranged on the second bearing element 2 and connected to it in a fixed position, which is designed as a flat sliding element 3 and is designed like an annular disk and is chambered in the second bearing element 2.
  • the plain bearing 100 also has a third
  • Bearing element 20 which is designed as a sliding plate made of austenitic steel and is fixed to a sliding plate. In the plain bearing 100, the third bearing element 20 lies with it in every intended operating position
  • Bearing element 20 can thus be within its relative
  • Sliding material is provided so that the bearing elements of the respective pairing with each other with as little friction as possible
  • Bearing element pairings with a sliding element made from a between the bearing elements of each pairing
  • the sliding material is provided and the sliding elements are vertically separated from one another by at least one of the bearing elements are spaced is generally advantageous in a plain bearing according to the invention.
  • One of the bearing elements can be part of both bearing pairs, so that the two
  • Bearing element pairs are formed by three bearing elements, or four bearing elements can be provided, with two of the four bearing elements being one of the bearing elements
  • this sliding material has material properties such that it meets the requirements of its in a long-term sliding friction test that is carried out in accordance with D.6.2 of the standard EN 1337-2: 2004
  • Plain bearings enable the realization of a plain bearing that is suitable for both fast and slow ones
  • the inventors used a sliding material which consists of 25% polyimide and 75% PTFE.
  • This sliding material also has material properties such that it fulfills the requirements for its coefficients of friction according to the standard mentioned, even with the described modification of the long-term sliding friction tests according to the invention in such a way that the total larger total sliding path than required by the standard and the higher contact pressure than the contact pressure of 30 MPa required according to the standard is applied.
  • the sliding material which consists of 20% polyimide and 80% PTFE, the material has a higher characteristic
  • Sliding material uses a material that consists of 85% PTFE and 15% polyimide. This sliding material regarding its properties in a long-term sliding friction test was largely with the
  • Comparable sliding material which consists of 25% polyimide and 75% PTFE, but it had a lower one
  • Sliding material can be found, furthermore in
  • Embodiments also additives, such as glass fibers, have been added while maintaining the ratio of PTFE to polyimide, wherein in the
  • Embodiments of the sliding material always consisted of at least 95% of the materials PTFE and polyimide.
  • the composition of 15% to 25% polyimide and 75% to 85% PTFE was found to be particularly advantageous, and that of 20% polyimide and 80% PTFE was found to be extremely advantageous.

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  • Civil Engineering (AREA)
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Abstract

Verwendung eines Gleitwerkstoffs, der zu über 60 Gew% aus PTFE besteht, in einem Gleitlager (100) für Bauwerke, das zwei Lagerelemente (1, 2) umfasst, die in dem Gleitlager (100) innerhalb eines relativen Bewegungsbereichs der Lagerelemente (1, 2) zueinander beweglich geführt sind, wobei ein Gleitelement (3) aus dem Gleitwerkstoff an einem ersten der beiden Lagerelemente (1) positionsfest fixiert wird und dergestalt zwischen den Lagerelementen (1, 2) angeordnet wird, dass es innerhalb des gesamten relativen Bewegungsbereichs der beiden Lagerelemente (1, 2) zueinander in Gleitkontakt mit dem zweiten der beiden Lagerelemente (2) steht. Bei der Realisierung des Gleitlagers (100) für einen Anwendungsbereich, in dem die Lagerelemente (1, 2) einem aufaddierten Gesamtgleitweg zueinander von über 20.000 m bei einem Pressdruck gegeneinander von über 50 MPa über den ganzen Gesamtgleitweg hinweg ausgesetzt sind, wobei der Gleitwerkstoff zu 10 Gew% - 40 Gew% aus Polyimid besteht, insbesondere zu 15 Gew% - 25 Gew% aus Polyimid besteht, und der Gleitwerkstoff solche Materialeigenschaften aufweist, dass er bei einer Langzeit-Gleitreibungsprüfung, die gemäß D.6.2 der Norm EN 1337-2:2004 durchgeführt wird mit ausschließlich den Abwandlungen, dass die Langzeit-Gleitreibungsprüfung über einen aufaddierten Gesamtgleitweg von über 20.000 m durchgeführt wird und dass ein Kontaktdruck für den Gleitwerkstoff von über 60 MPa, insbesondere von 90 MPa aufgebracht wird, die Anforderungen an seine Reibungszahlen gemäß Tabelle 2 der Norm EN 1337-2:2004 erfüllt.

Description

Gleitlager im Bauwesen
Die Erfindung betrifft die Verwendung eines Gleitwerkstoffes in einem Gleitlager für Bauwerke gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie ein Gleitlager für Bauwerke gemäß dem
Oberbegriff von Anspruch 4 und die Verwendung eines solchen Gleitlagers in einem Bauwerk.
Im Stand der Technik ist eine sehr große Anzahl an
unterschiedlichsten Gleitwerkstoffen zur Realisierung von Gleitlagern für verschieden Anwendungszwecke bekannt. So ist beispielsweise bekannt, mit Schmierstoff getränkte
Sintermetalle, Graphit oder Kunststoffe wie beispielsweise Polyamid, PTFE und UHMWPE als Gleitwerkstoff zur
Realisierung von Gleitlagern zu verwenden. Die große
Vielzahl an bekannten Gleitwerkstoffen beruht auf der großen Vielzahl an unterschiedlichen Anwendungsgebieten,
beispielsweise Gleitlager für Maschinenbau, in der
Medizintechnik oder im Bauwesen. Für jedes spezielles
Anwendungsgebiet bestehen eigene charakteristische
Bedingungen, denen ein Gleitlager ausgesetzt ist, so dass der für ein Gleitlager zu verwendende Gleitwerkstoff gezielt auf die spezifischen Anforderungen des jeweiligen
Anwendungsgebiets ausgerichtet gewählt werden muss. Die Erfindung hingegen bezieht sich auf das spezielle
Anwendungsgebiet der Verwendung eines Gleitwerkstoffes in einem Gleitlager im Bauwesen. Solche Gleitwerkstoffe müssen extrem hohen Anforderungen genügen, die in der Norm EN 1337- 2:2004 beschrieben sind. Zur Beschreibung der Eigenschaften eines gattungsgemäßen Gleitwerkstoffs, auf dessen Verwendung sich die vorliegende Erfindung bezieht, und zur Beschreibung der Eigenschaften des Gleitwerkstoffs in einem
gattungsgemäßen Gleitlager, auf das sich die vorliegende Erfindung bezieht, ist der Inhalt der Norm EN 1337-2:2004 in den Offenbarungsgehalt der vorliegenden
Erfindungsbeschreibung miteinbezogen und ist somit von diesem umfasst. So sind beispielsweise wesentliche
Charakteristika eines gattungsgemäßen Gleitwerkstoffs unter den Punkten 4.1 und 6.6 der genannten Norm definiert, insbesondere mit Rückbezug auf Anhang D dieser Norm, in der die Prüfungsbedingungen zum Nachweis der genannten
Eigenschaften definiert sind.
In der genannten Norm wird als einziger zulässiger
Gleitwerkstoff der Gleitwerkstoff PTFE angeführt. In der Tat hat sich in der Vergangenheit herausgestellt, dass PTFE ein Gleitwerkstoff ist, der die in der genannten Norm
beschriebenen Anforderungen erfüllt und der zum Einsatz in gattungsgemäßen Gleitlagern in Bauwerken geeignet ist, beispielsweise in Brückengleitlagern oder
Hochbaugleitlagern, auf die sich die Norm EN 1337 bezieht, sowie in Erdbebengleitlagern, die zum erdbebensichern Bauen eine horizontale Bewegung eines Bauwerks relativ zum
Erdboden ermöglichen. Allerdings hat sich bereits seit Langem herausgestellt, dass die Eigenschaften von PTFE bei einer Verwendung als Gleitwerkstoff in gattungsgemäßen Gleitlagern in vielerlei Hinsicht nicht optimal sind. Denn sowohl hinsichtlich der Belastbarkeit als auch hinsichtlich des Verschleißes genügen die Eigenschaften von PTFE nicht den höchsten Anforderungen, was neben hohen
Herstellungskosten einen hohen Wartungsaufwand mit sich bringt. Bei der gattungsgemäßen Verwendung des
Gleitwerkstoffs können hierdurch extrem hohe Kosten
entstehen, beispielsweise im Falle eines notwendigen Austauschs von Brückengleitlagern bei Zug- oder Autobahnbrücken. Vor diesem Hintergrund gibt es bereits seit Langem Bestrebungen, einen Gleitwerkstoff zu entwickeln, der die Anforderungen der genannten Norm erfüllt und nicht die Nachteile von PTFE aufweist. So wurden beispielsweise bereits im Jahr 2001 auf der Konferenz „5th World Congress on Joints, Bearings and Seismic Systems for Concrete
Structures" in Rom unterschiedliche Möglichkeiten
vorgestellt, wie den Nachteilen von PTFE entgegengewirkt werden kann, beispielsweise durch Verwendung von PTFE, das in einem UHMWPE-Ring eingefasst ist. In dem Dokument EP 1 523 598 Al ist hingegen beispielsweise der Ansatz
beschrieben, anstelle von PTFE reines UHMWPE als
Gleitwerkstoff in gattungsgemäßen Gleitlagern einzusetzen.
In dem Dokument EP 3 117 050 Bl ist hingegen beispielsweise der Ansatz beschrieben, die Eigenschaften von PTFE durch Beimischung von PPVE zu verbessern. In dem Dokument WO
2009/010487 Al hingegen wurde beispielsweise vorgeschlagen, als Alternative zu PTFE einen Gleitwerkstoff aus Polyamid in gattungsgemäßen Gleitlagern zu verwenden. Ferner ist
beispielsweise bekannt, die Eigenschaften von PTFE durch Beimischung von Karbon oder Glasfasern zu verbessern.
Während ein solchermaßen abgewandeltes PTFE als
Gleitwerkstoff in den USA grundsätzlich zugelassen ist
(siehe AASHTO LRFD Bridge Design Specifications ) , sind in Europa gemäß der genannten Norm solche Zusatzstoffe in PTFE zur Herstellung eines Gleitwerkstoffs nicht zugelassen.
Trotz der mannigfaltigen Bemühungen, die in der
Vergangenheit zur Realisierung eines Gleitwerkstoffs erfolgt sind, der den Anforderungen gemäß der genannten Norm genügt und dabei jedoch nicht die beschriebenen Nachteile von PTFE aufweist, ist bislang kein Gleitwerkstoff zur Verwendung in einem gattungsgemäßen Gleitlager aufgefunden worden, der solche Eigenschaften aufweist.
Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, die bei der gattungsgemäßen Verwendung von Gleitwerkstoffen in Gleitlagern auftretenden Probleme zumindest teilweise zu beheben und/oder ein Gleitlager bereitzustellen, das die beschriebenen Probleme gattungsgemäßer Gleitlager zumindest teilweise behebt.
Als eine Lösung der beschriebenen, der Erfindung
zugrundeliegenden Aufgabe schlägt die Erfindung die
Verwendung eines Gleitwerkstoffs gemäß Anspruch 1 vor.
Erfindungsgemäß besteht der Gleitwerkstoff zu mindestens 60 Gew% aus PTFE, insbesondere zwischen 60 Gew% und 90 Gew% aus PTFE. Die Erfindung bezieht sich dabei auf die Verwendung eines Gleitwerkstoffs in einem Gleitlager für Bauwerke, das zwei Lagerelemente umfasst, die in dem Gleitlager innerhalb eines relativen Bewegungsbereichs der Lagerelemente
zueinander beweglich geführt sind, wobei ein Gleitelement aus dem Gleitwerkstoff an einem ersten der beiden
Lagerelemente positionsfest fixiert wird und dergestalt zwischen den Lagerelementen angeordnet wird, dass es innerhalb des gesamten relativen Bewegungsbereichs der beiden Lagerelemente zueinander in Gleitkontakt mit dem zweiten der beiden Lagerelemente steht. Die beiden
Lagerelemente sind somit in einer vertikalen Richtung durch das Gleitelement voneinander beabstandet und liegen jeweils am Gleitelement an. Das erste Lagerelement liegt an dem Gleitelement an und ist positionsfest zu diesem fixiert, das zweite Lagerelement liegt an dem Gleitelement mit seiner zum Gleitelement zugewandten Seite an, die somit als Gleitseite des zweiten Lagerelements ausgebildet ist. Über den
Gleitkontakt zwischen dem Gleitelement und der Gleitseite des zweiten Lagerelements ist eine gleitende
Verschiebbarkeit der beiden Lagerelemente zueinander in dem gesamten relativen Bewegungsbereich der Lagerelemente zueinander ermöglicht. Bevorzugt ist das Gleitelement von dem ersten Lagerelement horizontal umfänglich umschlossen und liegt mit einer ersten vertikalen Seite auf dem ersten Lagerelement auf, wobei das zweite Lagerelement an der dem ersten Lagerelement gegenüberliegenden zweiten vertikalen Seite des Gleitelements an dem Gleitelement anliegt.
Bevorzugt liegt das Gleitelement flächig und ununterbrochen auf dem ersten Lagerelement auf und wird von dem ersten Lagerelement ununterbrochen umschlossen, und bevorzugt liegt das erste Lagerelement mit seinem Abschnitt, der das
Gleitelement umschließt, umfänglich um das Gleitelement an dem Gleitelement an. Das Gleitelement ist somit bevorzugt in dem ersten Lagerelement eingekammert, wodurch ein
horizontales Auseinanderlaufen des Gleitelements unter hohem Pressdruck verhindert wird. Bevorzugt ist das Lagerelement aus einem Stahl hergestellt, und bevorzugt ist das zweite Lagerelement aus einem Edelstahl hergestellt. Bevorzugt besteht das Gleitelement aus einem ersten und einem zweiten vertikalen Abschnitt, die beide einstückig von dem
Gleitwerkstoff ausgebildet sind, wobei der erste vertikale Abschnitt über seine vertikale Erstreckung hinweg von dem ersten Lagerelement umschlossen ist und das Gleitelement mit dem zweiten vertikalen Abschnitt vertikal über das erste Lagerelement vorsteht, so dass das erste Lagerelement sich nicht horizontal neben dem zweiten vertikalen Abschnitts des Gleitelements erstreckt, wobei bevorzugt der erste vertikale Abschnitt eine vertikale Erstreckung zwischen 2 mm und 6 mm, bevorzugt zwischen 3 mm und 5 mm aufweist und der zweite vertikale Abschnitt eine vertikale Erstreckung zwischen 3 mm und 8 mm, bevorzugt zwischen 4 mm und 6 mm aufweist.
Bevorzugt ist das Gleitelement über mindestens 30 %, bevorzugt über mindestens 50 %, seiner vertikalen
Erstreckung von dem ersten Lagerelement horizontal
umfänglich umschlossen. Insbesondere steht das Gleitelement über mindestens 10 %, insbesondere mindestens 30 % seiner vertikalen Erstreckung vertikal über das erste Lagerelement vor, oder das zweite Lagerelement und das erste Lagerelement überlappen sich vertikal innerhalb der horizontalen
Erstreckung des Gleitelements, beispielsweise indem sich das erste Lagerelement mit einem horizontalen Abschnitt, der das Gleitelement umschließt, vertikal entlang des zweiten
Lagerelements erstreckt, ohne in vertikalem Kontakt mit dem zweiten Lagerelement zu stehen. Dabei ist allgemein
vorteilhaft, dass das Gleitelement einerseits hinreichend in dem ersten Lagerelement eingekammert ist und andererseits ein hinreichender vertikaler Abstand zwischen den
Lagerelementen gewährleistet ist, so dass bei einer
Relativbewegung der Lagerelemente zueinander diese nicht direkt aneinander reiben sondern nur das zweiter
Lagerelement an dem Gleitelement entlanggleitet.
Die geometrische Ausgestaltung solcher Lager ist dem
Fachmann hinreichend bekannt, übliche Ausgestaltungen sind beispielsweise in dem Dokument WO 2012/114246 Al oder in dem Dokument WO 20009/010487 Al oder in der Norm EN 1337-7:2018 oder in dem obengenannten Konferenzbeitrag von 2001
angegeben, wobei mit Bezug auf die verschiedenen möglichen geometrischen Ausgestaltungen von Gleitlagern, insbesondere ihrer Lagerelemente und des Gleitelements, der
Offenbarungsgehalt der genannten Dokumente in den
Offenbarungsgehalt der vorliegenden Erfindungsbeschreibung miteinbezogen ist. Wie auch aus den genannten Dokumenten ersichtlich sind beispielsweise Gleitlager mit
Gleitelementen bekannt, deren zur Gleitseite des zweiten Lagerelements gewandte Seite eben oder gekrümmt ist, wobei die Gleitseite korrespondierend zu dieser Seite des
Gleitelements ausgebildet ist. Ferner sind auch Lager mit einem Elastomerelement bekannt, das an einem der
Lagerelemente angeordnet ist. Die erfindungsgemäße
Verwendung betrifft die Realisierung des Gleitlagers für einen Anwendungsbereich, in dem die Lagerelemente einem aufaddierten Gesamtgleitweg zueinander von über 20.000 m, insbesondere über 50.000 m, insbesondere über 70.000 m, insbesondere über 80.000 m bei einem Pressdruck
gegeneinander von über 50 MPa, insbesondere über 100 MPa, insbesondere über 150 MPa, insbesondere über 180 MPa über den Gesamtgleitweg hinweg ausgesetzt sind, wobei
erfindungsgemäß der Gleitwerkstoff zu 10 Gew% bis 40 Gew% aus Polyimid besteht, insbesondere zu 15 Gew% bis 25 Gew% aus Polyimid besteht, und wobei der Gleitwerkstoff solche Materialeigenschaften aufweist, dass er bei einer Langzeit- Gleitreibungsprüfung, die gemäß Punkt D.6.2 der Norm EN 1337-2:2004 durchgeführt wird mit ausschließlich den
Abwandlungen, dass die Langzeit-Gleitreibungsprüfung über einen aufaddierten Gesamtgleitweg von über 20.000 m, insbesondere von über 50.000 m, insbesondere von 50.154 m, insbesondere über 70.000 m, insbesondere über 80.000 m durchgeführt wird und dass ein Kontaktdruck auf den
Gleitwerkstoff von über 60 MPa, insbesondere von 90 MPa aufgebracht wird, die Anforderungen an seine Reibungszahlen gemäß Tabelle 2 der Norm EN 1337-2:2004 erfüllt. Darüber hinaus erfüllt der Gleitwerkstoff auch die gemäß der
genannten Norm geforderten Anforderungen an seine
Reibungszahlen bei einem Langzeit-Gleitreibungsversuch gemäß D.6.2 der Norm, und er erfüllt allgemein bevorzugt die
Anforderungen durchgehend über den aufaddierten
Gesamtgleitweg hinweg. Dabei wird selbstverständlich über den gesamten Gesamtgleitweg die Langzeit- Gleitreibungsprüfung durchgehend durchgeführt und somit ununterbrochen normgemäß durchgeführt, so dass über den gesamten Gesamtgleitweg keine in der Norm nicht vorgesehene Unterbrechung der Gleitreibungsprüfung stattfindet. Die Erfindung beruht somit auf der Erkenntnis, dass die
Verwendung eines Gleitwerkstoffs, der zu über 60 Gew% aus PTFE besteht und zu 10 Gew% bis 40 Gew% aus Polyimid besteht, insbesondere zu 15 Gew% bis 25 Gew% aus Polyimid besteht, ein Gleitlager realisiert werden kann, das extremen Belastungen, die bei dem Einsatz in Bauwerken typischerweise auftreten können, standhalten kann, und dass dabei der Gleitwerkstoff einen sehr geringen Verschleiß aufweist.
Dabei haben die Erfinder erkannt, dass die für die Anforderungen in Gleitlagern für Bauwesen relevanten
Eigenschaften des Gleitwerkstoffs bei einem Anteil von 15 % bis 25 % Polyimid und 75 % bis 85 % PTFE in dem
Gleitwerkstoff besonders vorteilhaft sind, insbesondere mit Bezug auf den möglich aufaddierten Gesamtgleitweg bei hohem Kontaktdruck. Die Erfindung ermöglicht somit zum einen die Realisierung eines Gleitlagers, das über eine extrem lange Zeit hinweg wartungsfrei ist, da es für einen
Anwendungsbereich geeignet ist, in dem die Lagerelemente einen aufaddierten Gesamtgleitweg zueinander von über 20.000 m, insbesondere über 50.000 m, insbesondere über 70.000 m, insbesondere über 80.000 m zurücklegen. Der Gesamtgleitweg der beiden Lagerelemente in dem Gleitlager zueinander ist dabei definiert über die Addition der Bewegungen der
Lagerelemente in dem Gleitlager zueinander, wenn das
Gleitlager in dem Bauwerk eingebaut ist und dabei die
Gleitelemente einen Pressdruck gegeneinander von über 50 MPa ausüben, während sie in dem Gleitlager aneinander
entlanggleiten. Die Eignung bezieht sich somit darauf, dass das Gleitlager auch nach einem aufaddierten Gesamtgleitweg von über 20.000 m, insbesondere über 50.000 m, insbesondere über 70.000 m, insbesondere über 80.000 m der beiden
Lagerelemente zueinander seine bestimmungsgemäße
gleitlagernde Eigenschaft erfüllt, ohne dass es gewartet zu werden braucht, insbesondere ohne dass das Gleitelement ausgetauscht zu werden braucht. Besonders bevorzugt weist der Gleitwerkstoff solche Materialeigenschaften auf, dass die vertikale Erstreckung des Gleitwerkstoffs nach einem aufaddierten Gesamtgleitweg von 50.154 m bei einer Belastung auf den Gleitwerkstoff gemäß dem oben genannten Langzeittest der Norm 1337-2:2004 mit der einzigen Abwandlung, dass ein Kontaktdruck auf den Gleitwerkstoff von 60 MPa aufgebracht wird, mehr als 30 %, insbesondere mehr als 40 % der
ursprünglichen vertikalen Erstreckung des Gleitwerkstoffs, d.h. unmittelbar vor Beginn des Langzeittests, beträgt. Die vertikale Erstreckung ist dabei die Erstreckung in der Richtung, in der der Pressdruck während des Langzeittests wirkt. Da bei der Verwendung in einem Gleitlager der
Gleitwerkstoff üblicherweise vertikal zwischen den
Lagerelementen verpresst ist, die Lagerelemente somit vertikal voneinander beabstandet hält und seine vertikale Erstreckung im m-Bereich liegt, insbesondere 5-30 mm beträgt, behält bei einer Verwendung des Gleitwerkstoffs in einem Gleitlager das Gleitlager somit auch nach einem entsprechend langen Gesamtgleitweg seine bestimmungsgemäß erforderlichen Eigenschaften, da eine vertikale
Höhenveränderung des Gleitlagers um wenige mm keinen
Einfluss auf seine bestimmungsgemäße Eignung hat. Als besonders vorteilhaft hat sich herausgestellt, bei der
Verwendung des Gleitwerkstoffs in einem Gleitlager die vertikale Erstreckung des Gleitwerkstoffs zwischen 5 mm und 15 mm, insbesondere zwischen 6 mm und 10 mm, insbesondere von 8 mm vorzusehen. Entsprechend hat dann das in dem
Gleitlager verwendete Gleitelement, das aus dem
Gleitwerkstoff hergestellt ist und somit aus dem
Gleitwerkstoff besteht, eine vertikale Erstreckung, d. h. vertikale Dicke, die zwischen 5 mm und 15 mm, bevorzugt zwischen 6 mm und 10 mm, bevorzugt 8 mm beträgt. Als
besonders vorteilhaft hat es sich herausgestellt, das
Gleitelement aus dem Gleitwerkstoff herzustellen, indem der Gleitwerkstoff direkt mit der für das Gleitelement
vorgesehenen bzw. für seinen Verwendungsfall vorgesehenen Dicke hergestellt wird, wobei entweder bereits bei
Herstellung des Gleitwerkstoffs direkt der Gleitwerkstoff in der für das Gleitelement vorgesehenen geometrischen Form hergestellt wird oder der Gleitwerkstoff zunächst als Platte mit der entsprechenden vertikalen Dicke hergestellt wird, aus der anschließend das Gleitelement geformt wird,
beispielsweise durch Schneiden, Schleifen, etc. Das
Herstellen des Gleitwerkstoffs direkt mit der für die
Verwendung vorgesehenen Dicke von 5 mm bis 15 mm, bevorzugt 6 mm bis 10 mm, bevorzugt 8 mm hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, da hierdurch besonders bevorzugt ein Gleitwerkstoff mit den für seine erfindungsgemäß
vorgesehene Verwendung beschriebenen Eigenschaften
realisierbar ist, da der Gleitwerkstoff dann bei seiner Herstellung aufgrund der in dem entsprechenden Bereich vorgesehenen vertikalen Dicke nach Möglichkeit vollständig und gleichmäßig durchgesintert werden kann und dennoch eine hinreichende Dicke aufweist, um für die beschriebene
Verwendung geeignet zu sein. Besonders bevorzugt erfolgt die Herstellung des Gleitwerkstoffs dadurch, dass in einem ersten Arbeitsschritt ein PTFE-Pulver und ein Polyimid- Pulver mit den angegebenen prozentualen Anteilen gemischt wird, bis eine homogene Mischung der Pulver erreicht ist, wonach anschließend diese homogene Pulvermischung verpresst wird und gesintert wird. Bevorzugt werden erst nach dem Sintern die in der beschriebenen Norm zwingend vorgesehenen Schmiertaschen auf den Gleitwerkstoff aufgeprägt, damit er als Gleitelement in einem Gleitlager wie erläutert zum
Einsatz kommen kann. Die erfindungsgemäße Verwendung
ermöglicht darüber hinaus die Realisierung von
kleindimensionierten Gleitlagern. Dadurch können zum einen die Herstellungskosten von Gleitlagern verringert werden, zum anderen kann hierdurch der Einbau der Gleitlager in Bauwerke vereinfacht sein. Hintergrund ist, dass dank der Eigenschaften des verwendeten Gleitwerkstoffs die beiden Lagerelemente einem extrem hohen Pressdruck gegeneinander ausgesetzt werden können und somit das Gleitelement einem sehr hohen Pressdruck zwischen den Gleitlagern ausgesetzt werden kann, ohne dass es zu einer zu hohen Reibung zwischen dem Gleitelement und dem zweiten Lagerelement kommt und ohne dass das Gleitelement zu sehr verschleißt. Die Erfindung beruht somit auf der gezielten Auswahl der Beimischung von Polyimid zu PTFE in dem genannten prozentualen Bereich, wobei die Erfinder durch umfangreiche Langzeit- und
Hochbelastungsgleitreibungsversuche festgestellt haben, dass bei der beschriebenen Auswahl des Materials des Gleitwerkstoffs die beschriebenen Eigenschaften des
Gleitwerkstoffs erreicht werden und die Verwendung des
Gleitwerkstoffs die Realisierung eines Gleitlagers mit den genannten Eigenschaften ermöglicht. Als besonders bevorzugt hat sich herausgestellt, den Gleitwerkstoff so herzustellen, dass er zu über 95 %, insbesondere zu über 99 %
ausschließlich aus PTFE und Polyimid besteht. Denn die
Erfinder haben erkannt, dass gerade die Materialkombination von PTFE und Polyimid, insbesondere in dem genannten
prozentualen Bereich, wobei insbesondere das Verhältnis von PTFE zu Polyimid zwischen 3/2 und 9/1, insbesondere zwischen 3/1 und 6/1 liegt, für die Verwendung des Gleitwerkstoffs zur Realisierung des beschriebenen Gleitlagers besonders vorteilhaft sind.
In einer Ausführungsform weist der Gleitwerkstoff solche Materialeigenschaften auf, dass er bei einer Langzeit- Gleitreibungsprüfung, die gemäß D.6.2 der Norm EN 1337- 2:2004 durchgeführt wird mit ausschließlich den
Abwandlungen, dass die Langzeit-Gleitreibungsprüfung über einen aufaddierten Gesamtgleitweg von über 20.000 m, insbesondere über 50.000 m, insbesondere von 50.154 m, insbesondere über 70.000 m, insbesondere über 80.000 m durchgeführt wird und dass ein Kontaktdruck für den
Gleitwerkstoff von mindestens 60 MPa, insbesondere von 90 MPa aufgebracht wird, und eine mittlere Gleitgeschwindigkeit über den aufaddierten Gesamtgleitweg von 0,4 /s angewandt wird, die Anforderungen an seine Reibungszahlen gemäß
Tabelle 2 der Norm EN 1337-2:2004 erfüllt. Dabei ist zu berücksichtigen, dass bei der Langzeit-Gleitreibungsprüfung gemäß D.6.2 der Norm EN 1337-2:2004 vorgesehen ist, dass nur in kurzen Messintervallen von 22 m eine Gleitgeschwindigkeit von 0,4 mm/s angewandt wird, wohingegen in
Langstreckenintervallen von 1.000 m eine
Gleitgeschwindigkeit von 2 mm/s angewandt wird. Die Erfinder haben erkannt, dass für die Haltbarkeit eines Gleitwerkstoffs in einem Gleitlager und somit für die
Realisierung eines Gleitlagers mit einem Gleitwerkstoff, das besonders hohen Anforderungen standhält und besonders wartungsfrei ist, das aus dem Gleitwerkstoff hergestellte Gleitelement auch dann nicht verschleißen darf, wenn über einen hohen aufaddierten Gesamtgleitweg mit einer geringen Gleitgeschwindigkeit der Lagerelemente zueinander der
Gleitwerkstoff seine für das Gleitlager relevanten
Eigenschaften beibehält ohne zu sehr zu verschleißen.
Entsprechend haben die Erfinder erkannt, dass es besonders vorteilhaft ist, für die Verwendung eines besonders
vorteilhaften Gleitlagers einen Gleitwerkstoff einzusetzen, der auch dann noch den Anforderungen der Norm EN 1337-2:2004 genügt, wenn er bei einer Langzeit-Gleitreibungsprüfung eine durchgehende mittlere Gleitgeschwindigkeit von 0,4 mm/s zu seiner Gegenfläche erfährt, und dass ein solcher
Gleitwerkstoff durch die beschriebene Mischung von PTFE mit Polyimid realisierbar ist. In einer Ausführungsform weist der Gleitwerkstoff solche Materialeigenschaften auf, dass er bei einer Langzeit-Gleitreibungsprüfung, die gemäß D.6.2 der Norm EN 1337-2:2004 durchgeführt wird mit ausschließlich den zu erfindungsgemäßen Ausführungsformen oben angegebenen Abwandlungen, auch dann noch die in der genannten Norm für den Langzeittest bei einer Lagertemperatur von -35 °C geforderten Anforderung an seine Reibungszahlen erfüllt, wenn statt einer Lagertemperatur von -35 °C eine
Lagertemperatur von -50 °C vorgesehen wird und bei dieser Lagertemperatur von -50 °C die Reibungszahlen ermittelt werden. Selbstverständlich erfüllt der Gleitwerkstoff wie oben erläutert dabei auch die Normerfordernisse, auch unter den oben angegebenen Abwandlungen, und somit auch die
Anforderungen an seine Reibungszahlen wie in der Norm bei - 35 °C gefordert.
In einer Ausführungsform weist der Gleitwerkstoff einen charakteristischen Wert seiner Druckfestigkeit gemäß Tabelle 10 der Norm EN 1337-2:2004 von über 150 MPa, insbesondere von mindestens 180 MPa auf. Hierdurch kann die Verwendung die Realisierung eines Gleitlagers ermöglichen, das auch bei singulär auftretenden extrem hohen Druckbelastungen
zerstörungsfrei bleibt, was beispielsweise für die
Realisierung von Gleitlagern im Brückenbau besonders
vorteilhaft ist, da zu singulären Stoßzeiten auf solche Gleitlager extrem hohe Belastungen wirken können.
Die Erfindung betrifft ferner ein Gleitlager für Bauwerke für einen Anwendungsbereich, in dem Lagerelemente des
Gleitlagers einem aufaddierten Gesamtgleitweg zueinander von über 20.000 m, insbesondere über 50.000 m, insbesondere über 70.000 m, insbesondere über 80.000 m bei einem Pressdruck gegeneinander von über 50 MPa, insbesondere über 100 MPa, insbesondere über 150 MPa, insbesondere mindestens 180 MPa über den Gesamtgleitweg hinweg ausgesetzt sind, d. h. über den gesamten aufaddierten Gesamtgleitweg zwischen den
Lagerelementen. Das erfindungsgemäße Lager umfasst zwei Lagerelemente, die in dem Gleitlager innerhalb eines
relativen Bewegungsbereichs der Lagerelemente zueinander beweglich geführt sind, wobei zwischen den Lagerelementen ein Gleitelement aus einem Gleitwerkstoff angeordnet ist, das an einem ersten der beiden Lagerelemente positionsfest fixiert ist und innerhalb des gesamten relativen
Bewegungsbereichs der Lagerelemente zueinander in
Gleitkontakt mit dem zweiten der beiden Lagerelemente steht, wobei der Gleitwerkstoff zu mindestens 60 Gew% aus PTFE besteht. Mit Bezug auf weitere Ausgestaltungsmöglichkeiten des Gleitlagers wird auf die obigen Erläuterungen,
insbesondere mit Bezug auf die gattungsgemäßen Gleitlager verwiesen. Bei dem erfindungsgemäßen Gleitlager besteht der Gleitwerkstoff zu 10 Gew% bis 40 Gew% aus Polyimid,
insbesondere zu 15 Gew% bis 25 Gew% aus Polyimid. Der
Gleitwerkstoff weist solche Materialeigenschaften auf, dass er bei einer Langzeit-Gleitreibungsprüfung, die gemäß D.6.2 der Norm EN 1337-2:2004 durchgeführt wird mit ausschließlich den Abwandlungen, dass das Langzeit-Gleitreibungsprüfung über eine aufaddierten Gesamtgleitweg von über 20.000 m, insbesondere über 50.000 m, insbesondere von 50.154 m, insbesondere über 70.000 m, insbesondere über 80.000 m durchgeführt wird und dass ein Kontaktdruck für den
Gleitwerkstoff von mindestens 60 MPa, insbesondere von 90 MPa aufgebracht wird, die Anforderungen an seine
Reibungszahlen gemäß Tabelle 2 der Norm EN 1337-2:2004 erfüllt. Der Gleitwerkstoff und das Gleitlager können weitere Eigenschaften aufweisen, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Verwendung oben erläutert sind.
In einer Ausführungsform weist das Gleitlager eine minimale wirksame Lagertemperatur von -50 °C oder weniger und eine maximale wirksame Lagertemperatur von 80 °C oder mehr auf. Die beschriebene Ausführungsform hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, da auch bei extremen
Temperaturschwankungen, die je nach Verwendungsart
kurzzeitig auftreten können, das erfindungsgemäße Gleitlager gemäß dieser Ausführungsform keine Beschädigungen erfährt. Unter minimaler bzw. maximaler wirksamer Lagertemperatur versteht der Fachmann die Temperatur, der das Gleitlager über eine kurze Zeit, insbesondere einer Zeit von 8 h, ausgesetzt sein kann, ohne dass das Gleitlager eine
Beschädigung erfährt, d.h. dass ein Gleitlager, das einer solchen Temperatur ausgesetzt wurde, in einem Bauwerk einsetzbar ist und dabei seine oben erläuterten
Eigenschaften aufweist. Das erfindungsgemäße Gleitlager ist in einer Ausführungsform so ausgestaltet, dass es über eine Zeit von 8 h seine minimale bzw. maximale wirksame
Lagertemperatur aufweisen kann, während sein Gleitelement einem vertikalen Pressdruck von 150 MPa ausgesetzt ist, ohne dass es eine Beschädigung erfährt. Allgemein ist an dieser Stelle darauf hinzuweisen, dass für die Beständigkeit des Gleitlagers, insbesondere mit Bezug auf Verschleiß, Druckfestigkeit und Temperaturbeständigkeit, stets das
Material des Gleitwerkstoffs ausschlaggebend ist. Im Stand der Technik ist hinreichend bekannt, die Lagerelemente aus austenitischem Stahl oder Hartchrom so herzustellen, dass sie den an die Gleitlager gestellten Anforderungen ohne Weiteres gerecht werden. Das für die Haltbarkeit bzw.
Belastbarkeit bzw. Beständigkeit des Gleitlagers relevante Element des Gleitlagers ist stets das Gleitelement.
Entsprechend haben die Erfinder erkannt, dass durch die gezielte Auswahl des Gleitwerkstoffs des Gleitelements, die vorliegend beschrieben ist, ein Gleitlager mit den
vorliegend erläuterten besonderen Eigenschaften realisierbar ist .
In einer Ausführungsform ist das zweite Lagerelement an seiner zum Gleitelement gewandten Seite, d. h. an seiner Gleitseite, aus austenitischem Stahl oder Hartchrom
hergestellt und liegt in jeder bestimmungsgemäßen
Betriebsposition mit seiner Gleitseite flächig an dem
Gleitelement an. Besonders bevorzugt sind die beiden
Lagerelemente in einer bestimmungsgemäßen Betriebsposition vertikal durch das Gleitelement voneinander beabstandet, wobei beide Lagerelemente und das Gleitelement jeweils einen horizontalen Querschnitt von über 50 cm2, insbesondere zwischen 50 cm2 und 100.000 cm2 aufweisen, und wobei das Gleitelement eine vertikale Erstreckung von mindestens 5 mm, insbesondere zwischen 5 mm und 30 mm, insbesondere zwischen 5 mm und 15 mm, insbesondere 6 mm bis 10 mm, insbesondere 8 mm aufweist. Besonders bevorzugt beträgt die vertikale
Erstreckung des Gleitelements nach einem aufaddierten
Gesamtgleitweg von 50.154 m bei einer Belastung auf das Gleitelement in dem Gleitlager wie gemäß dem oben genannten Langzeittest der Norm 1337-2:2004 mit der einzigen
Abwandlung, dass ein Kontaktdruck auf das Gleitelement von 60 MPa aufgebracht wird, mehr als 30 %, insbesondere mehr als 40 % der ursprünglichen vertikalen Erstreckung des Gleitelements, d.h. vor Beginn des Gesamtgleitwegs. In einer Ausführungsform sind die beiden Lagerelemente zueinander horizontal beweglich geführt, wobei die Lagerelemente um zumindest eine horizontale Richtung verkippbar geführt sind. Besonders bevorzugt sind die Lagerelemente um mehrere, horizontal und somit senkrecht zur Vertikalen liegende
Richtungen zueinander verkippbar, die in der horizontalen Ebene über Winkel zueinander verdreht sind. Besonders bevorzugt sind die beiden Lagerelemente über eine
Kugelabschnittsführung zueinander geführt oder zumindest eines der Lagerelemente in dem Gleitlager an einem
Elastomerelement abgestützt, so dass sie um mehrere,
insbesondere beliebige horizontale Richtungen zueinander verkippbar geführt sind. Bevorzugt ist das Gleitelement in dem Gleitlager von dem ersten Lagerelement horizontal umfänglich umschlossen und liegt insbesondere mit einer ersten vertikalen Seite auf dem ersten Lagerelement auf, wobei das zweite Lagerelement an der dem ersten Lagerelement gegenüberliegenden zweiten vertikalen Seite des
Gleitelements an dem Gleitelement anliegt. Bevorzugt liegt das Gleitelement flächig und ununterbrochen auf dem ersten Lagerelement auf. Bevorzugt ist das Gleitelement über mindestens 30 % seiner vertikalen Erstreckung von dem ersten Lagerelement horizontal umfänglich umschlossen und somit in diesem eingekammert. Bevorzugt steht das Gleitelement ferner vertikal über das erste Lagerelement vor, oder das zweite Lagerelement und das erste Lagerelement überlappen sich vertikal innerhalb der horizontalen Erstreckung des
Gleitelements. Die Erfindung betrifft ferner auch die
Verwendung eines wie oben beschriebenen Gleitwerkstoffs zur Herstellung eines wie oben beschriebenen Gleitlagers, wobei auf die jeweilige, oben beschriebenen Ausführungsform von Gleitwerkstoff und Gleitlager Bezug genommen wird.
Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung eines
erfindungsgemäßen Gleitlagers in einem Bauwerk, wobei das Gleitlager in das Bauwerk eingebaut wird und in dem Bauwerk einer Presskraft ausgesetzt wird, die einen Pressdruck auf das Gleitelement ausübt, dem es zwischen den beiden
Lagerelementen ausgesetzt ist, der dauerhaft über 50 MPa, insbesondere über 100 MPa, insbesondere über 150 MPa liegt. Dabei ist unter dem dauerhaft auf das Gleitelement wirkenden Pressdruck der Pressdruck zu verstehen, der sich aus den statischen Berechnungen, die der Verwendung des Gleitlagers in dem Bauwerk zugrunde liegen, als zu erwartender mittlerer Pressdruck ergibt, wenn das Gleitlager in dem Bauwerk einbaut ist. Wie oben erläutert haben die Erfinder erkannt, dass durch die gezielte Auswahl des Gleitwerkstoffs, der für das Gleitelement des Gleitlagers verwendet wird, eine
Verwendung des Gleitlagers in einem Bauwerk unter dauerhaft extrem hohen Drücken ermöglicht ist, ohne dass es zu
wesentlichen Verschleißerscheinungen des Gleitelements kommt. Wie oben erläutert ermöglicht dies die Einsparung von Wartungskosten und die Einsparung von Herstellungskosten bei der Herstellung des Gleitlagers sowie bei der Herstellung des Bauwerks. Besonders bevorzugt bleibt bei der
erfindungsgemäßen Verwendung das Gleitlager in dem Bauwerk so lange eingebaut, bis das zweite Lagerelement entlang des Gleitelements einen Gleitweg von über 20 km, insbesondere von über 30 km, insbesondere von über 50 km, insbesondere von über 70 km, insbesondere von über 80 km zurückgelegt hat. Da das erste Lagerelement in dem Gleitlager
positionsfest mit dem Gleitelement verbunden ist, entspricht der genannte Gleitweg dem aufaddierten Gesamtgleitweg der beiden Lagerelemente zueinander bei der beschriebenen
Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verwendung.
Entsprechend betrifft die Erfindung ferner ein Bauwerk, in das ein erfindungsgemäßes Gleitlager eingebaut ist, wobei eines der beiden Lagerelemente des Gleitlagers an einem Bodenelement des Bauwerks fixiert ist, das an dem Erdboden befestigt ist, und das andere der beiden Lagerelemente an einem Tragelement des Bauwerks fixiert ist. Das Tragelement ist dabei ein Element des Bauwerks, das ein Funktionselement des Bauwerks trägt, beispielsweise bei einem Brückenbauwerk den Überbau oder bei einem Hochhausbauwerk Seitenwände oder bei einem Hallenbauwerk das Dach. Das Bodenelement kann beispielsweise ein Brückenpfeiler oder ein Fundamentelement oder ein mit dem Erdboden verbundenes Dachträgerelement sein .
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von zwei
Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf zwei Figuren näher erläutert.
Es zeigen:
Figur 1: eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Gleitlagers;
Figur 2: eine zweite Ausführungsform eines
erfindungsgemäßen Gleitlagers.
In Figur 1 sind in einer schematischen Explosionsdarstellung einige Elemente eines erfindungsgemäßen Gleitlagers 100 vereinfacht dargestellt. Weitere in Gleitlagern übliche Elemente, wie beispielsweise Befestigungselemente, sind der Übersichtlichkeit halber in Figur 1 wie auch nachfolgend in Figur 2 jeweils nicht dargestellt. Das Gleitlager 100 gemäß Figur 1 weist einen Topf 5 auf, der aus Stahl hergestellt ist. Vertikal auf den Topf 5 aufgesetzt ist ein
Elastomerelement 4. Aufgrund der korrespondierenden
Ausgestaltung von Elastomerelement 4 und Topf 5 kann sich das Elastomerelement 4 elastisch verformen. Das Gleitlager 100 umfasst ferner einen Deckel aus Stahl, auf dem ein ebenes Gleitelement 3 angeordnet ist. Das Gleitelement 3 ist dabei positionsfest an dem Deckel fixiert, der als erstes Lagerelement 1 des Gleitlagers 100 wirkt. Das Gleitlager 100 weist ferner ein zweites Lagerelement 2 auf, das als
Gleitblech aus austenitischem Stahl ausgebildet ist und an einer Ankerplatte fixiert ist. In jeder bestimmungsgemäßen Betriebsposition des Gleitlagers 100 liegt das zweite
Lagerelement 2 mit seiner Gleitseite an dem Gleitelement 3 an und kann an diesem Gleitelement 3 innerhalb eines durch die geometrische Ausgestaltung des Gleitlagers 100
festgelegten relativen Bewegungsbereichs der Lagerelemente 1, 2 zueinander entlanggleiten.
Das Gleitlager 100 gemäß Figur 1 weist somit nur ein
Gleitelement 3 auf, das als ebenes Gleitelement ausgebildet ist und kreisscheibenartig ausgestaltet ist.
Selbstverständlich sind auch scheibenartige Gleitelemente mit polygonalem Querschnitt, insbesondere rechteckigem oder quadratischem Querschnitt bekannt. Das Gleitelement 3 ist dabei von einem durch das erste Lagerelement 1 ausgebildeten Ring horizontal umschlossen und somit in dem ersten
Lagerelement 1 eingekammert. In dem Gleitlager 100 sind die beiden Lagerelemente 1, 2 innerhalb eines relativen
Bewegungsbereichs zueinander beweglich geführt, der durch die Führung des als Deckel ausgebildeten ersten
Lagerelements 1 und des zweiten Lagerelements 2 in dem
Gleitlager 100 festgelegt ist. Bei der beschriebenen
Ausführungsform dient das Elastomerelement 4 dazu, eine Verkippbarkeit der beiden Lagerelemente 1, 2 zueinander um beliebige horizontale Richtungen zu gewährleisten. Das erste Lagerelement 1 ist dabei positionsfest an dem
Elastomerelement 4 fixiert, kann jedoch dank des
Elastomerelements 4 relativ zum Topf 5 Schwenkbewegungen ausführen. Bei dem Gleitlager 100 gemäß Figur 2 sind zwei verschiedene Gleitelemente 3 vorgesehen.
Das Gleitlager 100 gemäß Figur 2 weist ein als
Lagerunterteil ausgebildetes erstes Lagerelement 1 auf, an dem ein gekrümmtes Gleitelement 3 positionsfest fixiert ist. Das gekrümmte Gleitelement 3 ist dabei über seine gesamte vertikale Erstreckung in dem ersten Lagerelement 1 eingekammert. Das zweite Lagerelement 2 ist als hartverchromte Kalotte ausgebildet und liegt mit seiner Gleitseite an dem gekrümmten Gleitelement 3 an. Das zweite Lagerelement 2 ist gegenüber dem ersten Lagerelement 1 um beliebige horizontale Richtungen verschwenkbar, wobei bei dem Verschwenken das zweite Lagerelement 2 mit seiner
Gleitseite an dem Gleitelement 3 entlanggleitet und die Kalottenform des zweiten Lagerelements 2 mit der gekrümmten, zum zweiten Lagerelement 2 gewandten Oberfläche des
Gleitelements 3 korrespondierend ausgebildet ist. An dem zweiten Lagerelement 2 ist ein zweites Gleitelement 3 angeordnet und mit diesem positionsfest verbunden, das als ebenes Gleitelement 3 ausgebildet ist und ringscheibenartig ausgebildet und in dem zweiten Lagerelement 2 eingekammert ist. Das Gleitlager 100 weist ferner ein drittes
Lagerelement 20 auf, das als Gleitblech aus austenitischem Stahl ausgebildet ist und an einer Gleitplatte fixiert ist. In dem Gleitlager 100 liegt das dritte Lagerelement 20 in jeder bestimmungsgemäßen Betriebsposition mit seiner
Gleitseite an dem ebenen ' Gleitelement 3 an, das an dem zweiten Lagerelement 2 befestigt ist. Das dritte
Lagerelement 20 kann somit innerhalb seines relativen
Bewegungsbereichs zum zweiten Lagerelement 2 gleitend an dem ebenen Gleitelement 3 entlanggleiten. Entsprechend gibt es eine erste Lagerelementpaarung bestehend aus erstem
Lagerelement 1 und zweiten Lagerelement 2 und eine zweite Lagerelementpaarung bestehend aus zweitem Lagerelement 2 und drittem Lagerelement 20, wobei zwischen den Lagerelementen einer jeden Paarung jeweils ein Gleitelement aus einem
Gleitwerkstoff vorgesehen ist, damit die Lagerelemente der jeweiligen Paarung möglichst reibungsarm aneinander
entlanggleiten können. Das Vorsehen von zwei
Lagerelementpaarungen, wobei zwischen den Lagerelementen einer jeden Paarung jeweils ein Gleitelement aus einem
Gleitwerkstoff vorgesehen ist und die Gleitelemente durch zumindest eines der Lagerelement vertikal voneinander beabstandet sind, ist bei einem erfindungsgemäßen Gleitlager allgemein vorteilhaft. Dabei kann eines der Lagerelemente Teil beider Lagerpaarungen sein, so dass die beiden
Lagerelementpaarungen durch drei Lagerelemente gebildet sind, oder es können vier Lagerelemente vorgesehen sein, wobei jeweils zwei der vier Lagerelemente eine der
Lagerelementpaarungen ausbilden.
Bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen haben die
Erfinder Versuche mit Gleitelementen durchgeführt, die aus unterschiedlichen Gleitwerkstoffen bestehen. In einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel der beiden in den Figuren 1 und 2 dargestellten Ausführungsformen wurde ein Gleitwerkstoff verwendet, der zu 80 % aus PTFE und zu 20 % aus Polyimid besteht. In Langzeitversuchen haben die
Erfinder festgestellt, dass dieser Gleitwerkstoff solche Materialeigenschaften aufweist, dass er bei einer Langzeit- Gleitreibungsprüfung, die gemäß D.6.2 der Norm EN 1337- 2:2004 durchgeführt wird, die Anforderungen an seine
Reibungszahlen gemäß Tabelle 2 der genannten Norm erfüllt. Außerdem haben die Erfinder erkannt, dass der Gleitwerkstoff solche Materialeigenschaften aufweist, dass er die
Anforderungen an seine Reibungszahlen gemäß Tabelle 2 der genannten Norm auch dann noch erfüllt, wenn die beschriebene Langzeit-Gleitreibungsprüfung ausgehend von dem in der genannten Norm Beschriebenen ausschließlich dadurch
abgewandelt wird, dass die Langzeit-Gleitreibungsprüfung über einen aufaddierten Gesamtgleitweg von 50.154 m
durchgeführt wird, ein Kontaktdruck für den Gleitwerkstoff von 100 MPa aufgebracht wird und eine mittlere
Gleitgeschwindigkeit über den gesamten aufaddierten
Gesamtgleitweg von 0,4 mm/s angewandt wird. Außerdem haben die Erfinder in Langzeitversuchen festgestellt, dass der Gleitwerkstoff die an seine Reibungszahlen gemäß Tabelle 2 der genannten Norm gestellten Anforderungen auch dann noch erfüllt, wenn die Langzeit-Gleitreibungsprüfung gemäß der genannten Norm erfolgt jedoch ausschließlich dadurch
abgewandelt wird, dass sie über einen aufaddierten
Gesamtgleitweg von 50.154 m durchgeführt wird, ein
Kontaktdruck von 100 MPa aufgebracht wird und eine mittlere Gleitgeschwindigkeit über den aufaddierten Gesamtgleitweg von 2 m /s angewandt wird. Das Vorsehen eines entsprechenden Gleitwerkstoffs in einem erfindungsgemäßen Gleitlager ist allgemein besonders vorteilhaft. Denn die Verwendung eines solchen Gleitwerkstoffs in einem erfindungsgemäßen
Gleitlager ermöglicht die Realisierung eines Gleitlagers, das sowohl bei schnellen als auch bei langsamen
Relativbewegungen der Lagerelemente zueinander extrem geringe Verschleißerscheinungen aufweist. Außerdem haben die Erfinder erkannt, dass der beschriebene Gleitwerkstoff eine charakteristische Druckfestigkeit von 180 MPa aufweist und dass das realisierte Gleitlager 100 eine minimale wirksame Lagertemperatur von -50 °C und eine maximale wirksame
Lagertemperatur von 100 °C aufweist.
Bei einem anderen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel der Gleitlager gemäß den Figuren 1 und 2 haben die Erfinder einen Gleitwerkstoff verwendet, der zu 25 % aus Polyimid und zu 75 % aus PTFE besteht. Auch dieser Gleitwerkstoff weist solche Materialeigenschaften auf, dass er die Anforderungen an seine Reibungszahlen gemäß der genannten Norm erfüllt, selbst bei der beschriebenen erfindungsgemäßen Abwandlung der genannten Langzeit-Gleitreibungsprüfungen dahingehend, dass der gesamte größere aufaddierte Gesamtgleitweg als gemäß Norm gefordert und der genannte höhere Kontaktdruck als der gemäß Norm erforderliche Kontaktdruck von 30 MPa aufgebracht wird. Im Vergleich zu dem Gleitwerkstoff, der aus 20 % Polyimid und zu 80 % aus PTFE besteht, weist der Werkstoff sogar eine höhere charakteristische
Druckfestigkeit auf und eine ähnliche
Temperaturbeständigkeit, jedoch einen höheren Verschleiß, so dass ein geringerer aufaddierter Gesamtgleitweg als bei dem zuerst beschriebenen Gleitwerkstoff erreicht werden konnte. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel wurde als
Gleitwerkstoff ein Werkstoff verwendet, der zu 85 % aus PTFE und zu 15 % aus Polyimid besteht. Dieser Gleitwerkstoff betreffend seine Eigenschaften in einem Langzeit- Gleitreibungsversuch war weitestgehend mit dem
Gleitwerkstoff vergleichbar, der aus 25 % Polyimid und 75 % PTFE besteht, jedoch hatte er eine niedrigere
charakteristische Druckfestigkeit. Bei weiteren
Veränderungen, konkret bei WerkstoffZusammensetzungen des erfindungsgemäßen Gleitwerkstoffs von 40 % Polyimid zu 60 % PTFE und 10 % Polyimid zu 90 % PTFE konnte eine weitere Degradation der Eigenschaften des erfindungsgemäßen
Gleitwerkstoffs festgestellt werden, wobei ferner in
Ausführungsbeispielen auch Additive, wie beispielsweise Glasfasern, beigefügt wurden unter Aufrechterhaltung des Verhältnisses von PTFE zu Polyimid, wobei in den
Ausführungsbeispielen der Gleitwerkstoff stets zu mindestens 95 % aus den Materialien PTFE und Polyimid bestand. Dabeihat sich die Zusammensetzung von 15 % bis 25 % Polyimid und 75 % bis 85 % PTFE als besonders vorteilhaft, die von 20 % Polyimid und 80 % PTFE als außerordentlich vorteilhaft herausgesteilt .
Ma/sk 22. Juli 2019
Anmelder :
Schreiber Brücken-Dehntechnik GmbH
74535 Mainhardt
Gleitlager im Bauwesen
Bezugszeichenliste
1 erstes Lagerelement
2 zweites Lagerelement
3 Gleitelement
4 Elastomerelement
5 Topf
20 drittes Lagerelement
100 Gleitlager

Claims

Gleitlager im Bauwesen Patentansprüche
1. Verwendung eines Gleitwerkstoffs, der zu mindestens 60 Gew% aus PTFE besteht, in einem Gleitlager (100) für
Bauwerke, das zwei Lagerelemente (1, 2) umfasst, die in dem Gleitlager (100) innerhalb eines relativen Bewegungsbereichs der Lagerelemente (1, 2) zueinander beweglich geführt sind, wobei ein Gleitelement (3) aus dem Gleitwerkstoff an einem ersten der beiden Lagerelemente (1) positionsfest fixiert wird und dergestalt zwischen den Lagerelementen (1, 2) angeordnet wird, dass es innerhalb des gesamten relativen Bewegungsbereichs der beiden Lagerelemente (1, 2) zueinander in Gleitkontakt mit dem zweiten der beiden Lagere.lemente (2) steht, gekennzeichnet durch die Realisierung des Gleitlagers (100) für einen
Anwendungsbereich, in dem die Lagerelemente (1, 2) einem aufaddierten Gesamtgleitweg zueinander von über 20.000 m bei einem Pressdruck gegeneinander von über 50 MPa über den ganzen Gesamtgleitweg hinweg ausgesetzt sind, wobei der Gleitwerkstoff zu 10 Gew% - 40 Gew% aus Polyimid besteht, insbesondere zu 15 Gew% - 25 Gew% aus Polyimid besteht, und der Gleitwerkstoff solche Materialeigenschaften aufweist, dass er bei einer Langzeit-Gleitreibungsprüfung, die gemäß D.6.2 der Norm EN 1337-2:2004 durchgeführt wird mit ausschließlich den Abwandlungen, dass die Langzeit- Gleitreibungsprüfung über einen aufaddierten Gesamtgleitweg von über 20.000 m, insbesondere über 70.000 m durchgeführt wird und dass ein Kontaktdruck für den Gleitwerkstoff von über 60 MPa, insbesondere von 90 MPa aufgebracht wird, die Anforderungen an seine Reibungszahlen gemäß Tabelle 2 der Norm EN 1337-2:2004 erfüllt.
2. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleitwerkstoff solche Materialeigenschaften aufweist, dass er bei einer Langzeit-Gleitreibungsprüfung, die gemäß D.6.2 der Norm EN 1337-2:2004 durchgeführt wird mit
ausschließlich den Abwandlungen, dass die Langzeit- Gleitreibungsprüfung über einen aufaddierten Gesamtgleitweg von über 20.000 m, insbesondere über 70.000 durchgeführt wird und dass ein Kontaktdruck für den Gleitwerkstoff von mindestens 60 MPa, insbesondere von 90 MPa aufgebracht wird und eine mittlere„Gleitgeschwindigkeit über den aufaddierten Gesamtgleitweg von 0,4 m/s angewandt wird, die
Anforderungen an seine Reibungszahlen gemäß Tabelle 2 der Norm EN 1337-2:2004 erfüllt.
3. Verwendung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleitwerkstoff einen charakteristischen Wert seiner Druckfestigkeit gemäß Tabelle 10 der Norm EN 1337-2:2004 von über 150 MPa, insbesondere von mindestens 180 MPa aufweist.
4. Gleitlager (100) für Bauwerke für einen
Anwendungsbereich, in dem Lagerelemente (1, 2) des
Gleitlagers (100) einem aufaddierten Gesamtgleitweg
zueinander von über 20.000 m, insbesondere über 70.000 m bei einem Pressdruck gegeneinander von über 50 MPa über den ganzen Gesamtgleitweg hinweg ausgesetzt sind, das Gleitlager (100) umfassend zwei Lagerelemente (1, 2), die in dem
Gleitlager (100) innerhalb eines relativen Bewegungsbereichs der Lagerelemente (1, 2) zueinander beweglich geführt sind, wobei zwischen den Lagerelementen (1, 2) ein Gleitelement (3) aus einem Gleitwerkstoff angeordnet ist, das an einem ersten der beiden Lagerelemente (1) positionsfest fixiert ist und innerhalb des gesamten relativen Bewegungsbereichs der Lagerelemente (1, 2) zueinander in Gleitkontakt mit dem zweiten der beiden Lagerelemente (2) steht, wobei der
Gleitwerkstoff zu mindestens 60 Gew% aus PTFE besteht, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleitwerkstoff zu 10 Gew% - 40 Gew% aus Polyimid, insbesondere zu 15 Gew% - 25 Gew% aus Polyimid, besteht, und der Gleitwerkstoff solche Materialeigenschaften aufweist, dass er bei einer Langzeit-Gleitreibungsprüfung, die gemäß D.6.2 der Norm EN 1337-2:2004 durchgeführt wird mit
ausschließlich den Abwandlungen, dass die Langzeit- Gleitreibungsprüfung über einen aufaddierten Gesamtgleitweg von über 20.000 m, insbesondere über 70.000 m durchgeführt wird und dass ein Kontaktdruck für den Gleitwerkstoff von mindestens 60 MPa, insbesondere von 90 MPa aufgebracht wird, die Anforderungen an seine Reibungszahlen gemäß Tabelle 2 der Norm EN 1337-2:2004 erfüllt.
5. Gleitlager (100) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleitwerkstoff solche Materialeigenschaften aufweist, dass er bei einer Langzeit-Gleitreibungsprüfung, die gemäß D.6.2 der Norm EN 1337-2:2004 durchgeführt wird mit
ausschließlich den Abwandlungen, dass die Langzeit- Gleitreibungsprüfung über einen aufaddierten Gesamtgleitweg von über 20.000 m, insbesondere über 70.000 m durchgeführt wird und dass ein Kontaktdruck für den Gleitwerkstoff von mindestens 60 MPa, insbesondere von 90 MPa aufgebracht wird und eine mittlere Gleitgeschwindigkeit über den aufaddierten Gesamtgleitweg von 0,4 mm/s angewandt wird, die
Anforderungen an seine Reibungszahlen gemäß Tabelle 2 der Norm EN 1337-2:2004 erfüllt.
6. Gleitlager (100) nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleitwerkstoff einen charakteristischen Wert seiner Druckfestigkeit gemäß Tabelle 10 der Norm EN 1337-2:2004 von über 150 MPa, insbesondere von mindestens 180 MPa aufweist.
7. Gleitlager (100) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Gleitlager (100) eine minimale wirksame Lagertemperatur von -50 °C oder weniger und eine maximale wirksame
Lagertemperatur von 80 °C oder mehr aufweist.
8. Gleitlager (100) nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Lagerelement (2) an seiner zum Gleitelement (3) gewandten Seite aus austenitischem Stahl oder Hartchrom hergestellt ist und in jeder bestimmungsgemäßen
Betriebsposition flächig an dem Gleitelement (3) anliegt.
9. Gleitlager (100) nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Lagerelemente (1, 2) in einer bestimmungsgemäßen Betriebsposition vertikal durch das Gleitelement (3) voneinander beabstandet sind, wobei beide Lagerelemente (1, 2) und das Gleitelement (3) jeweils einen horizontalen Querschnitt von über 50 cm2 aufweisen, und wobei das
Gleitelement (3) eine vertikale Erstreckung von mindestens 5mm, insbesondere zwischen 5 mm und 30 mm, aufweist.
10. Gleitlager (100) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerelemente (1, 2) zueinander horizontal zueinander beweglich geführt sind und dass die Lagerelemente (1, 2) um zumindest eine horizontale Richtung zueinander verkippbar geführt sind.
11. Gleitlager (100) nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleitwerkstoff (3) von dem ersten Lagerelement (1) horizontal umfänglich umschlossen ist.
12. Verwendung des Gleitlagers (100) nach einem der
Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Gleitlager (100) in einem Bauwerk eingebaut wird und in dem Bauwerk einer Presskraft ausgesetzt wird, die einen Pressdruck auf das Gleitelement (3) ausübt, dem es zwischen den beiden Lagerelementen (1, 2) ausgesetzt ist, der dauerhaft über 50 MPa liegt.
13. Verwendung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Gleitlager (100) in dem Bauwerk so lange eingebaut bleibt, bis das zweite Lagerelement (2) entlang des
Gleitelements (3) einen Gleitweg von über 20 km,
insbesondere über 50 km, insbesondere über 70 km
zurückgelegt hat.
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