WO1995022659A1 - Verwendung einer kautschukmischung zur herstellung einer elastischen zwischenlage, insbesondere schienenunterlage - Google Patents

Verwendung einer kautschukmischung zur herstellung einer elastischen zwischenlage, insbesondere schienenunterlage Download PDF

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    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
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    • E01B9/00—Fastening rails on sleepers, or the like
    • E01B9/68—Pads or the like, e.g. of wood, rubber, placed under the rail, tie-plate, or chair
    • E01B9/681—Pads or the like, e.g. of wood, rubber, placed under the rail, tie-plate, or chair characterised by the material
    • E01B9/683—Pads or the like, e.g. of wood, rubber, placed under the rail, tie-plate, or chair characterised by the material layered or composite
    • 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
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F1/00—Springs
    • F16F1/36—Springs made of rubber or other material having high internal friction, e.g. thermoplastic elastomers
    • F16F1/373—Springs made of rubber or other material having high internal friction, e.g. thermoplastic elastomers characterised by having a particular shape
    • F16F1/377—Springs made of rubber or other material having high internal friction, e.g. thermoplastic elastomers characterised by having a particular shape having holes or openings

Definitions

  • the elastic rail pads must be permanent
  • a rubber mixture especially based on natural rubber (NR), epoxidized natural rubber (E-NR), isoprene rubber (IR), butadiene rubber (BR), acrylate rubber (ACM), styrotebutadiene rubber (SBR ) or blends of these types of rubber, in particular NR / SBR or NR / BR blends, as well as customary mixture ingredients, such as fillers, plasticizers, anti-aging agents and optionally other additives; in combination with
  • the rubber mixture expediently contains one
  • test specimen was a profiled plate with the following
  • Rectangular Top View Shape 20 (4 ⁇ 5)
  • Fig. 1 shows a rail arrangement with elastic
  • Fig. 6 is an elastic intermediate layer, in which the entire recess is filled and the top is provided with edge strips (cross-sectional representation).
  • the rail arrangement consists of the following parts:
  • threshold e.g. concrete threshold
  • Fig. 2 now shows the underside (5) of an elastic
  • Intermediate layer (3) in which the entire recess (8) is a system of three parallel joints (8a, 8b, 8c), which are arranged separately from one another. These joints can run in the longitudinal or transverse direction of the rail.
  • the circumferential plate edge (9) expediently has a minimum width X of 5 mm.
  • the underside (5) of the elastic intermediate layer (3) is provided with a recess (10) which is formed from two parallel joints (10a, 10b) and a transverse joint (10c) (H-shaped plan view shape).
  • Fig. 4 shows a further variant of the underside (5) of an elastic intermediate layer (3), in which the entire recess (11) is a grid system of joints (11a, 11b), with the formation of four knobs (12) have a rectangular plan view here.
  • nubs n 4
  • n 4
  • the nubs have a larger surface in the corner area of the elastic intermediate layer than those nubs in the
  • the peripheral edge (13) is equipped with a ventilation joint (14).
  • FIG. 5 shows the cross section of a recess (15), the side wall (16) of which runs vertically in the upper part (16a) and angled in the lower part (16b), the angle ⁇ advantageously being 45 to 60.
  • the minimum depth Y of the recess is 3 mm,
  • Fig. 6 now shows a special variant of an elastic intermediate layer (3).
  • the entire recess (17) is filled with a soft, elastic material (18) with very little water absorption, in particular with cellular rubber
  • top (4) provided with edge strips (19) which run in the longitudinal direction of the rails.
  • the recess of the elastic intermediate layer (3) can be formed by subsequent cutting (e.g. laser cutting, water jet cutting) of a plate. Also the
  • a corresponding molded article can be manufactured using the CM, IM or ITM process.
  • the profiled plate can also be used for storing heavily loaded machines.
  • the concrete sleeper would then be a corresponding concrete foundation, while a machine foot would be the rail foot

Abstract

Die Erfindung befaßt sich mit der Verwendung a) einer Kautschukmischung, insbesondere auf der Basis von Naturkautschuk (NR), epoxydiertem Naturkautschuk (E-NR), Isopren-Kautschuk (IR), Butadien-Kautschuk (BR), Acrylat-Kautschuk (ACM), Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR) oder Verschnitten dieser Kautschuktypen, insbesondere NR/SBR- oder NR/BR-Verschnitte, sowie üblichen Mischungsingredienzen, wie Füllstoffe, Weichmacher, Alterungsschutzmittel sowie gegebenenfalls weitere Zusatzstoffe; b) zur Herstellung einer plattenförmigen, elastischen Zwischenlage (3) mit geringer dynamischer Versteifung, hoher dynamischer Belastbarkeit, hohem spezifischen Durchgangswiderstand und geringer Frequenzabhängigkeit der dynamischen Versteifung, die insbesondere zwischen Schienenfuß und Schwellenoberseite bei Hochgeschwindigkeitsstrecken angeordnet ist, wobei die Unterseite (5) der Zwischenlage (3) unter Bildung eines umlaufenden Randes (13) mit wenigstens einer Aussparung (11) versehen und der Schwellenoberseite zugewandt ist, während die Oberseite der Zwischenlage (3), d.h. die Schienenfußauflagefläche, im wesentlichen ebenflächig ausgebildet ist.

Description

Verwendung einer Kautschukmischung zur Herstellung einer elastischen Zwischenlage, insbesondere
Schienenunterlage
Elastische Zwischenlagen, die insbesondere bei Eisenbahnstrecken zwischen Schienenfuß und Schwellenoberseite
(z.B. Betonschwellen) angeordnet werden, sind bekannt
(EP-B-0 295 685, Fig. 1; EP-A-0 541 884, Fig.1). Derartige Schienenunterlagen verringern die vertikale Steifigkeit des Gleises, erhöhen die Laufruhe des rollenden Materials, vermindern den Luftschallpegel in den Fahrzeugen und setzen die Schotterpressung herab.
Die elastischen Schienenunterlagen müssen dauerhaft
(mindestens 20 Jahre) und standfest, witterungs- und alterungsbeständig, wasser- und temperaturbeständig (im Bereich -20ºC bis +50ºC) sowie öl- und fett beständig sein.
Als Folge des zunehmenden Ausbaus von Hochgeschwindigkeitsstrecken müssen Schienenunterlagen zudem
- im niederfrequenten Bereich (< 50 Hz), im mittet- frequenten Bereich (50 Hz bis 400 Hz) und im hochfrequenten Bereich (> 400 Hz bis 2000 Hz) eine geringe dynamische Versteifung (Steifigkeit, Verhärtung);
- eine hohe dynamische Belastbarkeit;
- einen hohen spezifischen Durchgangswiderstand von
insbesondere ≥ 108 Ω cm und
- eine geringe Frequenzabhängigkeit der dynamischen
Versteifung
aufweisen, wobei die Bundesbahn für eine Reihe von Prüf kriterien Sollwerte festgelegt hat. Mit der Verwendung
- einer Kautschukmischung, insbesondere auf der Basis von Naturkautschuk (NR), expoxidiertem Naturkautschuk (E-NR), Isopren-Kautschuk (IR), Butadien-Kautschuk (BR), Acrylat- Kautschuk (ACM), Styrot-Butadien-Kautschuk (SBR) oder Verschnitten dieser Kautschuktypen, insbesondere NR/SBR- oder NR/BR-Verschnitte, sowie üblichen Mischungsingredienzien, wie Füllstoffe, Weichmacher, Alterungsschutzmittel sowie gegebenenfalls weitere Zusatzstoffe; in Kombination mit
- der konstruktiven Gestaltung der plattenförmigen,
elastischen Zwischenlage, insbesondere der
oben beschriebenen Schienenunterlage, wobei die
Unterseite der Zwischenlage unter Bildung eines
umlaufenden Randes mit wenigstens einer Aussparung versehen und der Schweltenoberseite zugewandt
ist, während die Oberseite der Zwischenlage,
d. h. die Schienenfußauflageftäche, im wesentlichen ebenflächig ausgebildet ist; wird die aus den hohen Anforderungen resultierende Aufgabe gelöst.
Zweckmäßigerwe ise enthält die Kautschukmischung einen
Kautschukanteil von 45 bis 75 Gew.-%, insbesondere
55 bis 65 Gew.-%.
Zweckmäßige konstruktive Gestaltungsvarianten sind in den Ansprüchen 3 bis 16 genannt, wobei im Rahmen der Figurenbeschreibung ausführlich auf diese Konstruktionsmerkmale eingegangen wird
Innerhalb des nun folgenden experimentellen Tei ls wird eine beispielhafte Mischungsrezeptur (Tabelle 1) mit Prüfergebnissen (Tabelle 2) festgehalten, wobei hinsichtlich der Prüfkriterien folgende Symbolik gilt: statische axiale Versteifung Cstat
dynamische axiale Versteifung Cdyn
statische Einsenkung fs tat
dynamische Einsenkung
fdyn
dynamischer Versteifungsfaktor ℜ
Prüfkörper war eine profilierte Platte mit folgenden
Dimensionen: rechteckige Plattengestalt 145 mm × 160 mm
Stärke (d.h. Dicke) der Platte 7 mm
Rar„breite 12 mm
Anzahl der Noppen mit
rechteckiger Draufsichtsgestalt 20 (4 × 5)
Tiefe der gitterformigen Aussparung 4 mm
Anzahl der Entlüftungsfugen 2
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Figure imgf000007_0001
Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf schematische Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Schienenanordnung mit elastischer
Zwischenlage ( Querschnittsdarstellung);
Fig. 2, 3, 4 drei Ausführungsbeispiele der Unterseite der elastischen Zwischenlage mit unterschiedlichen Aussparungsvarianten
(Draufsichtsdarstellung);
Fig. 5 die Seitenwand einer Aussparung
(Querschnittsdarstellung);
Fig. 6 eine elastische Zwischenlage, bei der die gesamte Aussparung ausgefüllt sowie die Oberseite mit Randleisten versehen ist (Querschnittsdarstel lung) .
Nach Fig. 1 besteht die Schienenanordnung aus folgenden Teilen:
1 Schiene
2 Schienenfuß
3 elastische Zwischenlage (Schienenunterlage)
4 Oberseite der Zwischenlage (Schienenfußauflagefläche)
5 Unterseite der Zwischentage
6 Oberseite der Schwelle (z.B. Betonschwelle)
7 Befestigungssystem
Fig. 2 zeigt nun die Unterseite (5) einer elastischen
Zwischenlage (3), bei der die gesamte Aussparung (8) ein System von drei parallel verlaufenden Fugen (8a, 8b, 8c) ist, die getrennt zueinander angeordnet sind. Diese Fugen können dabei in Schienenlängs- oder Schienenquerrichtung verlaufen. Der umlaufende Plattenrand (9) hat zweckmäßigerweise einen Mindestbreite X von 5 mm.
Nach Fig. 3 ist die Unterseite (5) der elastischen Zwischenlage (3) mit einer Aussparung (10) versehen, die aus zwei parallel verlaufenden Fugen (10a, 10b) und einer Querfuge (10c) gebildet wird (H-förmige Draufsichtsgestalt).
Fig. 4 zeigt eine weitere Variante der Unterseite (5) einer elastischen Zwischenlage (3), bei der die gesamte Aussparung (11) ein Gittersystem von Fugen (11a, 11b) ist, und zwar unter Bildung von vier Noppen (12), die hier eine rechteckige Draufsichtsgestalt haben.
Bei einer Noppenanzahl n > 4 ist es vortei lhaft, wenn die Noppen im Eckbereich der elastischen Zwischenlage eine größere Oberfläche besitzen als diejenigen Noppen im
Zentrumsbereich. Bei dem Prüfkörper mit insgesamt 20 Noppen war dieses Grundprinzip auch verwirklicht.
Der umlaufende Rand (13) ist hier mit einer Entflüftungsfuge (14) ausgestattet.
Fig. 5 zeigt den Querschnitt einer Aussparung (15), deren Seitenwand (16) im oberen Teil (16a) senkrecht und im unteren Teil (16b) gewinkelt verläuft, wobei der Winkel α zweckmäßigerweise 45 bis 60 beträgt. Die Mindesttiefe Y der Aussparung beträgt 3 mm,
Fig. 6 zeigt nun eine besondere Variante einer elastischen Zwischenlage (3). Hier ist die gesamte Aussparung (17) mit einem weichen elastischen Material (18) mit sehr geringer Wasseraufnahme, insbesondere mit Zellgummi, ausgefüllt
(d. h. eingeschäumt). Außerdem ist die Oberseite (4) mit Randleisten (19) versehen, die in Schienenlängsrichtung verlaufen.
Die Aussparung der elastischen Zwischenlage (3) kann durch nachträgliches Schneiden (z.B. Laserschneiden, Wasserstrahlschneiden) einer Platte gebildet werden. Auch die
Herstellung eines entsprechenden Formartikels mittels des CM-, IM- oder ITM-Verfahrens ist möglich.
Auch wenn der Einsatzschwerpunkt der erfindungsgemäßen elastischen Zwischenlage auf dem Sektor der Schienenlagerung liegt, so kann die profilierte Platte auch zur Lagerung von hochbelasteten Maschinen verwendet werden.
Die Betonschwelle wäre dann ein entsprechendes Betonfundament, während ein Maschinenfuß den Schienenfuß
ersetzen würde. Auch hier würde dann die profilierte
Unterseite auf dem Fundament aufliegen, während die im wesentlichen ebenflächige Oberseite die Maschinenfußauflagefläche bilden würde.

Claims

A n s p r ü c h e
1. Verwendung a) einer Kautschukmischung, insbesondere auf der Basis von Naturkautschuk (NR), epoxidiertem Naturkautschuk (E-NR), Isopren-Kautschuk (IR), Butadien-Kautschuk (BR), Acrytat-Kautschuk (ACM), Styrol-Butadien- Kautschuk (SBR) oder Verschnitten dieser Kautschuktypen, insbesondere NR/SBR- oder NR/BR-Verschnitte, sowie üblichen Mischungsingredienzien, wie Füllstoffe, Weichmacher, Alterungsschutzmittel sowie gegebenenfalls weitere Zusatzstoffe; b) zur Herstellung einer plattenförmigen, elastischen
Zwischentage (3) mit
- geringer dynamischer Versteifung,
- hoher dynamischer Belastbarkeit,
- hohem spezifischen Durchgangswiderstand und
- geringer Frequenzabhängigkeit der dynamischen
Verstei fung,
die insbesondere zwischen Schienenfuß (2) und
Schwellenoberseite (6) bei Hochgeschwindigkeitsstrecken angeordnet ist, wobei die Unterseite (5) der Zwischenlage (3) unter Bildung eines umlaufenden
Randes (9, 13) mit wenigstens einer Aussparung
(8, 10, 11, 15, 17) versehen und der Schwellenoberseite (6) zugewandt ist, während die Oberseite (4) der Zwischenlage (3), d. h. die Schienenfußauflagefläche, im wesentlichen ebenftachig ausgebildet ist.
2. Kautschukmischung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese einen Kautschukanteil von
45 bis 75 Gew.-%, insbesondere 55 bis 65 Gew.-%, enthält.
3. Etastische Zwischenlage nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Aussparung (8) ein System von wenigstens zwei parallel verlaufenden Fugen (8a, 8b, 8c) ist, die getrennt zueinander angeordnet sind.
4. Etastische Zwischenlage nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Aussparung (10) ein System von wenigstens zwei parallel verlaufenden Fugen (10a, 10b) ist, die über wenigstens eine
Querfuge (10c) miteinander verbunden sind, insbesondere in H-förmiger Draufsichtsgestalt.
5. Elastische Zwischenlage nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Aussparung ein Gittersystem von Fugen (11a, 11b) ist, und zwar unter Bitdung von Noppen (12).
6. Elastische Zwischenlage nach Anspruch 5, dadurch
gekennzeichnet, daß wenigstens vier Noppen (12)
vorhanden sind.
7. Elastische Zwischenlage nach Anspruch 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet, daß die Noppen eine kreisförmige, rechteckige und/oder quadratische Draufsichtsgestalt haben.
8. Elastische Zwischentage nach Anspruch 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Noppen bei einer
Anzahl n > 4 im Eckbereich der Zwischenlage eine größere Oberfläche besitzen als diejenigen Noppen im Zentrumsbereich.
9. Elastische Zwischenlage nach einem der Ansprüche 1
bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwand
(16, 16a, 16b) der Aussparung (15) senkrecht und/oder gewinkelt verläuft.
10. Elastische Zwischenlage nach Anspruch 9, dadurch
gekennzeichnet, daß der Winkel α der Seitenwand (16b) 45 bis 60° beträgt.
11. Elastische Zwischenlage nach einem der Ansprüche 1
bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Rand (9, 13) eine Mindestbreite X von 5 mm besitzt.
12. Etastische Zwischentage nach einem der Ansprüche 1
bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparung (15) eine Mindesttiefe Y von 3 mm besitzt.
13. Elastische Zwischenlage nach einem der Ansprüche 1
bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Rand (13) mit wenigstens einer Entlüftungsfuge (14) ausgestattet ist.
14. Elastische Zwischenlage nach einem der Ansprüche 1
bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte
Aussparung unausgefüllt bleibt.
15. Elastische Zwischenlage nach einem der Ansprüche 1
bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte
Aussparung (17) mit einem weichen, elastischen Material (18) mit sehr geringer Wasseraufnahme, insbesondere mit Zellgummi, ausgefüllt ist.
16. Elastische Zwischenlage nach einem der Ansprüche 1
bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberseite (4) der Zwischentage mit Randleisten (19) versehen ist, die in Schienenlängsrichtung verlaufen.
PCT/DE1995/000186 1994-02-19 1995-02-15 Verwendung einer kautschukmischung zur herstellung einer elastischen zwischenlage, insbesondere schienenunterlage WO1995022659A1 (de)

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