KR20040108702A - 레일용 감쇠 수단 - Google Patents

Abstract

본 발명은 레일 상의 음향 진동을 감쇠시키기 위한 감쇠 부재에 관한 것이다. 상기 감쇠 부재는 특히 플라스틱 및 철 재료로 이루어진 바디이다. 상기 감쇠 부재는 챔버 충진 바디를 특징으로 하며, 상기 바디는 열가소성 플라스틱 및 상기 플라스틱 내에 미세하게 분산된 금속 성분으로 구성되고, 압출 성형 및 주입 성형에 의해서 제작되며, 상기 바디의 밀도는 > 2.4 g/㎤이다.

Description

레일용 감쇠 수단 {DAMPING MEANS FOR RAILS}

EP 0 150 264호에는 음향 진동을 감쇠시키기 위한 감쇠 수단을 구비한 레일이 공지되어 있으며, 상기 레일에서는 감쇠 부재가 레일 상에 탄성적으로 또는 강성으로 고정되어 있다. 상기 감쇠 부재는 고체 바디, 플라스틱층 및 금속 시이트 혹은 콘크리트 바디로 이루어지거나 또는 상기 모든 재료들의 조합으로 이루어지며, 이 경우 상기 바디는 액체 또는 페이스트 또는 젤리 형태의 재료 또는 반죽 가능한 고형 물질로 이루어진 영구 유동적인 중간층의 결합부와 레일 사이에 결합되어 있다. 또한 감쇠 부재는 탄성 부재, 즉 인장 섀클에 의해서 한 면 또는 앙 면이 레일 스템(stem of rail)에 결합될 수 있다.

상기와 같은 유형의 감쇠 부재는 레일을 통과할 때 형성되는 음향 진동을 감쇠시키고, 상기 진동에 의해서 형성되는 소음을 감쇠시키기 위해서 사용된다.

EP-문서 0 150 264호는 간행물 DE 1 784 171 A1호에 따른 선행 기술로부터 출발하며, 상기 독일 간행물은 중요한 형태 변동을 전혀 당하지 않는 플라스틱 중간 회로 아래에서 금속 커버 시이트와 접착된 레일을 기술한다. 상기 감쇠 플레이트는 우수한 음향 감쇠 효과를 갖는다. 그러나 상기 레일 스템 또는 레일 푸트 혹은 레일 헤드와 플라스틱의 접착은 단점으로 작용하는데, 그 이유는 접착제 출발 생성물의 독성적인 증기 형성을 야기하거나 또는 접착을 다시 풀어주는 용접 작업이 레일에서 필요한 경우가 종종 있기 때문이다.

상기 EP-문서에서는 또한, 상응하는 감쇠 플레이트, 다시 말해 플라스틱으로 코팅된 금속 시이트를 스프링을 이용하여 레일에 압착하는 것이 제안된 독일 공개 공보 DE 31 47 387 A1호를 참고로 인용한다. 플라스틱 내에서 분자 이동이 야기되어 음향 방출 운동 에너지가 소멸됨으로써 발생되는 소정의 감쇠 효과는 단지 부분적으로만 작용할 수 있는데, 그 이유는 결합이 충분치 않고 다만 점 형태로만 이루어지기 때문이다.

간행물 DE 1 784 171 A1호의 경우에는 금속 플레이트가 레일 상에 접착된다. 예컨대 폴리에스테르수지, 폴리우레탄수지 또는 에톡실린수지와 같은 충진 합성 수지를 기재로 하는 2-성분-재료의 형태로 된 열경화성 플라스틱으로 이루어진 플라스틱이 접착제로서 이용된다. 상기 간행물에서는 예를 들어 굴곡 작업(flexing work)에 의해 음향을 소멸시키는 고무와 같은 다른 합성수지와 달리 상기 경질의 플라스틱은 소음 감쇠 효과를 현저하게 개선시킨다는 것을 알 수 있는데, 그 이유는 상기 경질의 플라스틱이 접착에 의해 금속 시이트와 레일 스템 사이에 삽입됨으로써 전단 하중이 가해지기 때문이다. 이와 같은 방식의 감쇠는, 비록 1 밀리미터 미만의 두께를 갖는 매우 얇은 시이트만이 사용되더라도, 휨에 의해서만 하중을 받는 종래의 소음 제거 코팅에 비해 실제로 효과를 배가시킨다.

간행물 DE 31 47 387호에는 사용된 플라스틱의 종류가 공개되어 있지 않다. 상기 간행물에서는 탄성의 금속 클램프(clamp)가 사용되는데, 상기 금속 클램프는 레일 고정용으로 사용되고, 특별히 레일 고정 영역에서 또한 플라스틱으로 코팅된 시이트를 레일 스템 상에 그리고 레일 헤드 및 레일 푸트 상에 가압할 목적으로 형성되었다. 그와 달리 EP 0 150 264호에는 금속 클램프가 공개되어 있는데, 상기 클램프는 레일 푸트를 둘러싸고 전체적으로 C-형으로 형성되며, 금속 시이트 및 플라스틱 부분을 상응하게 성형할 때 레일 스템의 양면에서 플라스틱층을 갖는 금속 시이트가 스템 그리고 레일 푸트 및 레일 헤드에 결합된다.

상기 EP-간행물에는 또한, 흡수체 원리 또는 반사 원리에 따라 공지된 방식으로 작동하는 상기와 같은 유형의 감쇠 수단, 진동- 및 음향 흡수체가 사용될 수 있다는 내용이 공지되어 있다. 또한, 상기 감쇠 수단이 레일 상에 강성으로 고정될 수도 있으며, 이 경우 상기 고정 방식에 의해서는 콘크리트로 이루어진 부분 및 강철로 이루어진 부분들이 매우 용이하게 결합될 수 있다는 내용도 기술되어 있다. 이와 같은 내용은 금속 시이트에 추가적으로, 상응하게 형성된 금속 셀 내부에 액체 상태로 부어지는 콘크리트 바디로 이루어질 수 있는 감쇠 수단의 형성에 근거를 두고 있다. 플라스틱 및 금속 시이트 대신에, 나중에 액상 콘크리트가 그 내부에 부어지는 콘크리트용 모울드가 레일 상에 결합될 수 있다. 이 경우에는, 예를 들어 액체가 주입된 탄성 포움 재료 또는 물로 채워진 갭 또는 다른 페이스트, 젤리 형태의, 반죽 가능한 재료와 같은 영구 유동적인 부재가 영구 유동적인 재료로서 콘트리트 및/또는 플라스틱 코팅된 금속 시이트 사이에서 레일 쪽으로 배치되도록하는 것에 유의해야 한다.

실제로, 섀클- 또는 레일 챔버 내에서 감쇠 부재 및/또는 절연제로서, 다시 말해 흡수제 및/또는 반사제로서 여러 곳에 사용되는 챔버 충진 바디가 예를 들어 역청 또는 다른 접착제에 의해 스템 또는 레일 바디 및/또는 레일 푸트 상에 결합될 수 있다는 내용은 일반적으로 공지되어 있다.

본 발명은 레일 상의 음향 진동을 위한 감쇠 부재, 특히 플라스틱 및 철 재료로 이루어진 바디, 그리고 상응하는 감쇠 부재를 구비한 레일에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예이다.

도 2는 본 발명의 제 2 실시예이다.

본 발명의 목적은, 철도 레일용 감쇠 수단, 특히 충진 바디를 위한 개선된 해결책을 제안하는 것이다.

상기 목적은 본 발명에 따른 청구항 1 및 6의 특징에 의해서 달성된다. 본 발명의 실시예들은 종속항에서 기술된다.

인용된 선행 기술에서 이미 언급된 바와 같이, 마찰 에너지에 의해 진동 에너지가 레일 내부로 흡수되도록 하기 위해서는 플라스틱이 전단 하중을 받아야 한다. 그러나 이와 같은 전단 하중은, 보다 신속하게 진동으로 변위되는 플라스틱에 대해 충분히 이용 가능한 관성을 갖는 금속 시이트 또는 결합된 콘크리트 재료에 의해서만 가능하다.

발명자는 상기와 같은 기본 사상의 전개 과정에서 보다 큰 재료가 효과를 높일 수 있다는 사실을 확인했다. 조립 비용을 줄이기 위해 본 발명에 따라 균일한 바디가 레일 상에 결합되며, 상기 바디는 압출 성형 또는 사출 성형에 의해서 200 - 2000 mm 길이로 별도로 제작되고, 실제로는 금속 성분으로 채워진 열가소성 플라스틱으로 이루어진다. 이 경우 열가소성 플라스틱으로서는 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌 재료가 유리한 것으로 나타났다.

열가소성 플라스틱을 압출 성형기 내에서 가소화한 후에는, 압출 성형 또는 사출 성형 또는 프레스 전에 상기 압출 성형기의 모울드 내부로 금속 성분이 제공되는데, 바람직하게는 적철광 혹은 자철광 또는 상기 2가지 물질의 혼합물로 이루어진 순수한 청동이 압출 성형 과정 또는 사출 성형 과정을 방해하지 않는 가급적 작은 입자 형태로 제공된다. 레일 바디와 레일 푸트 사이에 있는 섀클 챔버를 채우기 위한 상기 챔버 충진 바디의 크기가 비교적 커서 상응하는 횡단면이 필요하다는 내용과 관련하여서는, 매우 거친 금속 성분도 그곳에 사용될 수 있다.

테스트를 통해, Fe₂O₃및 Fe₃O₄성분 외에 FeO 및 불순물도 함유하는 압연설(roll scale)도 또한 사용될 수 있지만 순수한 청동이 바람직한 것으로 나타났다.

열가소성 플라스틱이 0.9 - 1.0 g/㎤의 임계 중량 또는 밀도를 갖는 반면, 적철광 및 자철광은 약 5.2 - 5.3 g/㎤의 밀도를 갖는다. 세척된 순수한 청동과 마찬가지로 상기 열가소성 플라스틱은 취급이 용이하고, 또한 먼지가 형성되지 않는 상태로 사출 성형 또는 압출 성형이 진행될 수 있다. 금속 성분들이 열가소성 플라스틱에 의해 완전히 감싸져 있음으로써, 처리 후에는 플라스틱 표면을 갖는 완전히 균일한 바디가 존재하게 된다. > 2.4 g/㎤의 임계 중량 또는 밀도에 도달하기 위해, 적철광 성분 또는 자철광 성분 또는 상기 성분들의 혼합물은 바디 체적의 35 - 70%를 차지하며, 이것은 발명자의 테스트 후에 2.5 - 3.9 g/㎤, 바람직하게는 2.9 - 3.5 g/㎤에 달하는 임계 중량을 야기한다. 이와 같은 내용은, 예를 들어 섀클 챔버의 횡단면으로 절단된 상응하는 모울드를 구비한 압출기 내에서의 우수한 처리 가능성으로 인해, 첨가될 금속 성분 함량과 절충되는 것이다.

따라서 상기와 같은 방식으로 제조된 바디, 특히 레일의 섀클 챔버의 횡단면 치수를 갖는 챔버 충진 바디는 EP 0 150 264 A1호에 공지된 방식으로 유동성 중간층 및/또는 금속 클램프에 의해서 레일의 스템에 및/또는 레일 헤드에 및/또는 레일 푸트에 결합될 수 있다. 상기 결합 방식은, 비교적 강성이고 무거우며 사용 가능한 챔버 충진 바디의 길이와 마찬가지로 레일에 대한 통상의 설치 방식과 상이하다. 도로 구간에서는 종종 그루우브 레일(grooved rail)이 사용되는 반면, 자유로운 구간에서는 다른 무엇보다도 Vignol 레일이 사용된다. 그에 상응하게 섀클 챔버는 상이하게 형성되고, 고정부는 베이스에 배치되어 있다. Vignol 레일은 일반적으로 한계치까지 이동되는 반면, 그루우브 레일을 갖는 철도 레일은 종종 간격 유지 부재 또는 트랙 로드에 의해서 길이 방향 베이스까지 이동된다.

그에 상응하게 챔버 충진 바디가 경우에 따라서는 상이하게 형성되어야 하기 때문에, 상기 바디는 레일 베이스의 고정부에 통합되거나 또는 고정부를 고정시키기 위해서 상기 장소에 빈 공간을 유지한다.

본 발명의 실시예는 개략적인 도면을 참조하여 2가지 고정 방법으로 도시 및 기술된다.

헤드 쪽을 바라보고 도시한 레일(1)은 레일 헤드(2), 레일 스템(3) 및 레일 푸트(4)를 포함하며, 레일 헤드와 레일 푸트 사이에서는 상기 레일 스템을 따라 섀클 챔버 또는 레일 챔버가 나타난다.

도 1에서 감쇠 부재는 챔버를 완전히 충진하는 챔버 충진 바디(5)의 형태로 레일 스템(3)의 양면에 도시되어 있다. 상기 챔버 충진 바디는 레일 헤드(2), 레일 스템(3) 및 레일 푸트(4)와 챔버 충진 바디(5) 사이의 갭으로서 도면에 도시된 접착제층(6)에 의해 완전히 속을 채우면서 결합된다. 그와 마찬가지로 접착 또는 접착 갭은 다만 레일 스템 또는 레일 푸트에서만 이루어질 수 있는데, 그 이유는 레일의 부분인 레일 스템 및 레일 푸트가 자체의 작은 치수로 인해 대부분 장애적인 진동을 방출하기 때문이다. 도면에서는 챔버 충진 바디가 미세하게 분산된 청동을 볼 수 있도록 도시되어 있지만, 상기 챔버 충진 바디는 플라스틱 바디와 마찬가지로 외부에서 감지할 수 있도록 형성되지만, 매우 큰 중량을 가지며, 금속 부분, 정확히 말해서 적철광 부분 또는 자철광 부분은 감지 불가능하거나 그 자체로서 인식도 불가능하다. 이와 같은 레일은 공지된 바와 같이 제작되며, 추후에 또는 미리 상기와 같은 챔버 충진 바디가 레일에 설치될 수 있다. 당업자는 또한 챔버 충진 바디의 표면의 유연성을 달리 설정하는 것을 목적으로 하는 경우에는, 접착제층과 챔버 충진 바디 사이에서 상기 챔버 충진 바디(5)를 다른 플라스틱층으로 코팅할 수도 있다. 레일로부터 떨어져 마주 놓인 면에서 예를 들어 도포가 이루어지고 그곳에서 또한 챔버 충진 바디로부터 상기 도포의 추가적인 분리가 이루어지는 경우에는, 레일로부터 떨어져 마주 놓인 면에도 상기와 같은 내용이 적용된다. 이와 같은 내용은 챔버 충진 바디 및 레일의 개별적인 주변 상황에 의존한다.

도 2는 도 1과 유사한 방식으로 배치된 챔버 충진 바디(5)를 보여주지만, 본 경우에 상기 바디는 홈(51)을 갖는다. 상기 2개의 홈(51) 사이에서는 금속 챔버(7)가 연장되고, 상기 금속 챔버는 챔버 충진 바디(5)를 레일 스템(3) 상의 제 위치에 고정시킨다. 이와 같은 구성 방식은, 레일 스템에 가해지는 챔버 충진 바디(5)의 압력을 높이기 위해서 및 레일 스템(3)에 대한 상기 챔버 충진 바디의 결합을 개선하기 위해서, 접착제층(6)에 추가로 적용될 수 있다. 그러나 접착제층(6) 대신에 챔버 충진 바디가 플라스틱층으로 코팅될 수도 있는데, 그 경우 특히 레일이 상기 결합부를 형상 결합에 의해서 약간 상승시키는 현저한 로울링 허용 오차를 갖는 경우에는, 상기 플라스틱층이 접착제에 의해 차지된 접합부를 완전히 채워준다.

도면에 도시된 클램프 대신에 다른 클램프 형상도 당연히 사용될 수 있다.

챔버 충진 바디는 현장에서 필요한 길이로 제작된다; 이것은 통상적인 형태의 레일 푸트 고정부를 구비하지 않는 철로의 자유 구간에서는 약 1 m의 상대적으로 큰 구간일 수 있는 한편, 그렇지 않은 경우에 챔버 충진 바디의 길이는 길이 및 형상에 있어서 레일 고정부에 맞추어 조절될 수 있다.

Claims (6)

1. 레일의 음향 진동을 위한 감쇠 부재, 특히 플라스틱 및 철 재료로 이루어진 바디로서,

   압출 성형 또는 사출 성형에 의해서 제조되고, 열가소성 플라스틱 및 상기 플라스틱 내에 미세하게 분산된 금속 성분으로 이루어진 챔버 충진 바디를 포함하며, 상기 금속 성분은 > 2.4 g/㎤의 완성 바디의 임계 중량을 갖는 것을 특징으로 하는, 감쇠 부재.
2. 제 1 항에 있어서,

   밀도가 2.5 - 3.9 g/㎤, 바람직하게는 2.9 - 3.5 g/㎤인 것을 특징으로 하는, 감쇠 부재.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌으로 이루어진 열가소성 플라스틱을 갖는 바디(5)를 구비하는 것을 특징으로 하는, 감쇠 부재.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 금속 성분들이 바디 체적의 35 - 70%를 차지하는 적철광 또는 자철광을 포함하는 것을 특징으로 하는, 감쇠 부재.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 금속 성분들이 압연설로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 감쇠 부재.
6. 챔버 충진 바디가 공지된 방식으로, 영구 유동적인 중간층(6) 및/또는 금속 클램프(7)에 의해서 레일의 스템(3)에 및/또는 레일 푸트(4)에 결합되는, 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 따른 챔버 충진 바디를 사용하는 감쇠 부재(5)를 구비한 레일(1, 1').