Kammerfüllelement mit Umkleidung
Beschreibung:
Die Erfindung betrifft ein vorfertigbares Kammerfüllelement für Schienen, insbesondere für Straßenbahnen, zum Einfügen zwischen Schienenkopf und Schienenfuß in Schienenkammern, im wesentlichen bestehend aus einem Körper aus anorganischem Material und mit einem damit verbundenen Profil aus elastischem Isolierstoff zur Anlage am Schienenkopf sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Kammerfüllelementes.
Seit über 70 Jahren wird versucht, Schienen für spurgeführte Fahrzeuge mit Kammerfüllkörpern zur Dämpfung des Lärmes der von den befahrenen Schienen, insbesondere den Schienenstegen ausgeht (US-A 1 771 078), zu bestücken. Vorgeschlagen wurde seinerzeit, derartige Kammerfüllkörper, gegebenenfalls durch Klammern mit ebensolchen Unterlegteilen für den Schienenfuß verbunden, durch Vergießen von Bitumen, Harz, Gummi und verschiedenen Beimischungen herzustellen.
Kammerfüllkörper sind auch in einer hauseigenen "Technische Mitteilung Nr. 7.4/11.92" der Anmelderin aus 1992 dargestellt.
Berichtet wird darin, daß für Straßenbahnen im städtischen Nahverkehr neben der Vermeidung von Erschütterungen und Lärmentwicklung durch entsprechenden elastischen vertikalen Aufbau der Gleislagerung, der Wirtschaftlichkeit für die horizontale Lagerung, d.h. die Abstützung der Pflasterung oder Wege zum Oberbau hin Rechnung zu tragen ist. Daher werden traditionell auch Betonkammersteine unterschiedlicher Größe eingesetzt oder die Schienenkammern mit Mörtel ausgegossen.
In der deutschen Zeitschrift "Verkehrstechnik", Heft 1 , 1933 , Ullstein-Verlag, Berlin, ist in einem Aufsatz von Bohnenberger: "Neuer Weg zur Verminderung von Gleisunterhaltungskosten " ein Füllstein aus tonrohrartigem Material oder
Füllbeton erwähnt, der unter Zwischenfügung einer bituminösen Angußmasse, die schienenfußseitig und schienenstegseitig auf dem aus anorganischen Material bestehenden Körper aufgebracht wird, in die Schienenkammer, das ist der Bereich zwischen Schienenkopf, Schienensteg und Schienenfuß, eingebracht wird. Dadurch bilde sich zwischen Schiene und Stein ein absolut wasserdichter und fester Verband. Der Einfachheit halber wird dabei nur eine in die beidseitigen Schienenkammern passende Form des Tonsteines verwendet und die restliche Kammer mit der bitumenartigen Angußmasse, gegebenenfalls mit Splitt aufgefüllt, aufgefüllt.
Es ist auch eine stabilisierte Fugenverfüllung zwischen einer Straßendecke und einer Schiene von straßenbündigen Gleisen unter Verwendung von Abdeckplatten als Deckenschluß bekannt ( DE-A 42 04 802), bei der der durch die Schienenkammer und die Abdeckplatte gebildete Hohlraum durch Einbringen einer sackartigen Hüllfolie ausgelegt und diese Hüllfolie zunächst mit Beton bis zur Schienenkopfunterkante ausgepreßt und letztlich mit einem Fugenverguß bis zur Oberkante der Schiene beziehungsweise Abdeckplatte ausgefüllt wird.
Mit der EP-B 0 180 118 ist vorgeschlagen worden, oberhalb des
Schienenfußes und mit Abstand zum Schienensteg bis zum Schienenkopf reichend, zwischen zwei Verschalungen Material zu vergießen, welches aus lösungsmittelfreiem, elastisch aushärtendem Zweikomponentenmaterial auf Polyurethanbasis besteht, in die Tonkörner als billiger Füllstoff eingeschlossen sind. In der DE-A 37 11 190 sind auch bereits Formstücke aus diesem Material mit gleicher Positionierung von demselben Anmelder offenbart.
In den bisher zitierten Veröffentlichungen, mit Ausnahme der ersten, wird bauartbedingt im wesentlichen versucht eine Schalldämmung zu erzielen, bei Verwendung preiswerter Füllstoffe. Bei der Anwendung für Straßenbahngleise, insbesondere im Zusammenhang mit Rillenschienen, haben die Füllkörper auch die Funktion der Körperschalltrennung zu dem umgebenden
Strauenbaumaterial und soller als Basis für den Verguß der Schienen bis zur Schienenoberkante dienen, um eine Lücke zwischen dem der Schiene benachbarten Pflaster bis zur Sc iene hin zu verschließen. Aus diesen Gründen ist auch das dazu verwendete Vergußmaterial sehr elastisch gestaltet, um die Entkopplung der Körperschallschwingungen zu gewährleisten.
Zur Verbesserung der Schalldämpfung dienen heute in der Regel Gummivollprofile oder Kunststoffvollprofile als Kammersteine oder auch mit aus recyceltem Material gewonnenen Füllstoffen versehene Polyurethankörper. Mit der DE-A 40 04 208 wurde vorgeschlagen, Teile aus mit Polyurethan gebundenen Gummiteilen mit einer Shore-Härte D 80 herzustellen und speziell für Straßenbahnschienen zu verwenden. Aus dem Material können stangenartige Formteile hergestellt werden, die eine den Kammern des Straßenbahnschienenprofils angepaßte Form aufweisen, wobei die Formteile vorzugsweise als Stangen von ca. 500 mm Länge und mit Aussparungen für die mit der Schiene verbundenen Bauteile versehen sind. Die Formteile können auch mit Nut und Feder versehen sein, um sie miteinander formschlüssig zu koppeln. Der Kammerstein aus dem mehrkomponentigen Material auf Polyurethanbasis unter Beimischung von Gummi weist gute schwingungdämpfende Eigenschaften auf und kann zudem 100%-ig recycelt werden, ist jedoch gegenüber den Betonkammersteinen teuer.
Mit der DE 199 13 029 A1 wurde letztlich vorgeschlagen, Betonkammersteine und Gummi oder Kunststoffwerkstoffe miteinander zu kombinieren, wobei der Kammerstein aus einem Körper oder Basisprofil aus Beton besteht, der zur Schienenkopfseite hin um ein Kopfprofil aus elastomerem Werkstoff ergänzt wurde, der seinerseits im Basisprofil fest verankert ist, wobei sich das Kopfprofil elastisch an den Schienenkopf anlegen kann. Zur Vermeidung eines Zerstörungseffektes am Schienenfuß wird dabei auf Bereiche des Schienenfußes und des Schienensteges eine Matte aus einer Kautschukmischung aufgebracht und ein Schienfußprofil aus einem
Gummiwerkstoff angeordnet, auf die der Betonkörper des Kammersteines gelagert werden kann. Der Kammerstein selbst wird nur in die Schienenkammer eingeklemmt, wobei die Elastizität der Schienenfußummantelung und der Matte im Schienenfußbereich und am Schienenkopf die Elastizität des Kopfprofiles ausgenutzt wird.
Nachteilig ist dabei die mehrteilige Fertigung und Montage der eigentlichen Schienenanordnung aus dem Fußprofil, der Matte und dem mit Kopfprofil werkseitig versehenen Betonkörper; der Aufwand für die Vormontage des Basisprofiles mit dem Kopfprofil und die gegenseitige Verankerung ist ebenfalls relativ hoch.
Ausgehend von dem Stand der Technik liegt der Erfindung das Problem zugrunde, leicht einzubauende, gegenüber dem Stand der Technik jedoch wesentlich preiswertere und einfacher herzustellende, isolierende Kammerfüllelemente vorzuschlagen.
Das Problem wird erfindungsgemäß durch die in den Ansprüchen 1 und 9 angegebenen Merkmale gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen erfaßt.
Die Lösung sieht bei einem gattungsgemäßen Kammerfüllelement vor, daß es einstückig ausgebildet ist und mit Ausnahme der dem Schienensteg zugewandten Seite mit einer Umhüllung aus elastischem Isolierstoff versehen ist.
Unter elastischem Isolierstoff wird ein Kunststoffmaterial verstanden, wie es bisher beim Stand der Technik auch schon für Kammerfüllelemente verwendet wird, also Polyolefine, verschiedene Arten von kautschukartigen Mischungen bis zu vernetzten Polyurethanschäumen, wobei Polyurethanmaterial gemäß der DE-A-40 04 208 bevorzugt wird. Der Isolierstoff bietet elektrische Isolation und ist wasserdicht.
Ein solcher Kammerstein oder Kammerfüllelement erfüllt alle Anforderungen an die Körperschalldämmung, ist jedoch preiswerter als reine Kunststoffprodukte und wird daher in der Praxis aus wirtschaftlichen Gründen diesen vorgezogen werden. Er bietet eine gewisse Körperschalldämpfung gegenüber dem Schienenfuß und eine Körperschalldämmung gegenüber dem Schienensteg; dies sind bekanntlich die Teile der Schiene, die die größte Schallabstrahlung haben. Darüber hinaus kann der Nachteil reiner Betonkammersteine vermieden werden, nämlich die fehlende Streustromisolation, die schlechte Paßgenauigkeit in der Schienenkammer und die fehlende Wasserabdichtung, welche auch zum Zerbröseln oder bei Vereisung zum Zerreißen der Betonsteine führen kann. Ein weiterer Vorteil ist die werkseitige Herstellung des Kammerfüllelementes, welches in situ sofort eingebaut werden kann und durch benachbarte Kammerfüllelemente zu Endlossträngen ergänzt werden kann. Ein solcher Kammerstein kann jedoch auch mit herkömmlichen, insgesamt aus Kunststoff bestehenden, Kammerfüllelementen kombiniert werden. Zur Kombination der Längen aneinander bedarf es dann keiner endseitigen Umkleidung der Kammerfüllelemente, sondern nur, wenn die Endseite freigelegt und der Witterung ausgesetzt ist.
Der Körper des Kammerfüllelementes kann an der dem Schienensteg zugewandten Seite einen Rücksprung aufweisen, wie dies für sich schon bekannt ist, um dort Raum zu haben für die Anbringung von Verschraubungen, Spurstangenköpfen und ähnliches. Die dem Schienenkopf und dem Schienenfuß zugewandten Seiten der Umhüllung des Körpers sind mit zu Schienenkopf und Schienenfuß komplementären schrägen Flächen versehen, welche geeignet sind, in die Schienenkammer eingeklemmt zu werden, so daß das gesamte Kammerfüllelement ohne Verklebung in der Schienenkammer verbleibt. Dazu wird die Umhüllung in einer Dicke von etwa 5 bis 25 mm, vorzugsweise jedoch nur etwa 8 bis 12 mm Dicke, hergestellt. Diese Dicke reicht aus, um genügend Elastizität für das Einklemmen zu erzeugen, andererseits aber eine
mechanischen Schädigung des Betonkörpers und damit auch einer künftigen Undichtigkeit gegen Wasser vorzubeugen sowie eine elektrische Isolation zu bewirken.
Als Füllkörper aus anorganischem Material wird vorzugsweise Material benutzt aus einer Gruppe, umfassend Beton, gebundene Tonkörper, Bimsstein, Naturstein, Steinzeug oder ähnlichem, wobei Beton oder eine entsprechende Mörtelmischung bevorzugt wird. Dieser Beton oder die Mörtelmischung kann auch mit einem speziellen Bindemittel versehen sein, das wiederum die Elastizität des Betonkörpers erhöht, damit dieser bei Schwingungen oder sonstigem Angriff auf den Körper nicht zerstört beziehungsweise seine Lebensdauer erhöht wird. Solche Bindemittel sind zum Beispiel Polymere, welche in der Praxis auch schon für die Herstellung von Polymer- Betonschwellen Verwendung finden. Mit dem Bindemittel ist auch eine gute Verarbeitbarkeit des Betons oder Mörtels gegeben.
Als Herstellverfahren für ein derartiges Kammerfüllelement wird vorzugsweise vorgeschlagen, zunächst eine etwa u-förmige Rinne oder eine Wanne mit Abmessungen, die geeignet sind, das fertige Kammerfüllelement in eine Schienenkammer klemmend einzubringen, herzurichten und eine solche Rinne oder Wanne mit einem anorganischen Material auszufüllen bis zur Oberkante der Rinne. Wenn als anorganisches Material Beton oder Mörtel verwendet wird, läßt sich während des Herstellvorganges zum Beispiel gleichzeitig mit dem Auffüllen oder nach Auffüllen der Rinne in das organische Material ein Rücksprung einbringen, zum Beispiel durch Pressen oder Einwalzen. Wenn anstelle von derartigen Vergußmassen Natursteine oder fertige Körper verwendet werden, sollten diese zuvor mit einer entsprechenden Nut versehen sein. In diesem Fall sind die Steine oder Körper in das elastische Isoiierstoffmaterial einzukleben oder ihrerseits einzuklemmen. Dazu bedarf es einer entsprechenden Paßform der Steine beziehungsweise der inneren
Ausbildung der Rinne beziehungsweise der Wanne, um den Stein klemmend zu halten.
Alternativ kann ein Basiskörper aus anorganischem Material durch Aufbringen von Polyolefin-Material dreiseitig und / oder zusätzlich an den Endseiten der Körper z.B. durch Warmumformen und / oder Verkleben der Umkleidung mit einer Hülle versehen werden. Als Kleber kann ein Zwei-Komponenten-Kleber als Kontaktkleber oder wärmeaktivierbarer Kleber dienen, der eine genügende Haftvermittlung zwischen anorganischen und organischen Stoffen bewirkt. Hier kann insbesondere der aus der Praxis bekannte IcosiKED-Material (Marke der Firma Sika-Chemie GmbH, Stuttgart, DE) auf Polyurethanbasis Verwendung finden.
Das fertiggestellte Element kann dann als paßfertiges Kammerfüllelement zur Baustelle gebracht werden.
Die Erfindung soll an einer schematischen Zeichnung kurz erläutert werden. Die einzige Figur zeigt im Teilschnitt durch ein Gleis eine für eine Straßenbahn geeignete Schiene mit Steg 1 , Schienenfuß 3 und den Kopfteilen 2 , 4, letzteres mit der Rille für den Spurkranz des Straßenbahnrades. Der Raum zwischen Schienenkopf, Schienensteg und Schienenfuß bildet die Schienenkammer oder Laschenkammer. Da der Schienenfuß meist breiter ist als der Schienenkopf wird das Kammerfüllelement zur Vereinfachung des Gleisbau größer gewählt als der eigentliche Kammerraum. Diese Schiene ist in ein umgebendes Pflaster 12 eingebaut, wobei die Oberfläche des Schienenkopfes in etwa gleicher Höhe 11 wie die Umgebung liegt. Im linken Teiibild ist ein generell mit der Bezugsziffer 6 versehenes Kammerfüllelement angeordnet, das eine Hülle 7 aus elastischem Isolierstoff, hier polyurethangebundenem Gummi-Werkstoff, aufweist, in die ein Betonkörper 5 eingegossen wurde. Der Betonkörper 5 enthält einen Rücksprung 9 als Freiraum für das Anbringen von Laschen oder Verschraubungen am Schienensteg, wie sie zum Beispiel für Spurstangen üblich sind. Im rechten Teilbild ist ein derartiger Betonkörper 5' eines Kammerfüllelementes 6' mit ebensolcher Hülle 7' dargestellt. Das Kammerfüllelement stützt sich mit der Hüllenaußenseite am Schienenkopf an
der Berührungsfläche 13 und andererseits am Schienenfuß an der Kontaktfläche 14 ab. Das Kammerfüllelement ist in diese Position durch Einpressen geklemmt worden. In gleicher Weise ist im rechten Teilbild die Kontaktfläche 13' am Schienenkopf zu sehen und die Kontaktfläche 14' am Schienenfuß. Zwischen der Straßenoberfläche 11 und dem Pflaster 12 ist die restliche verbleibende Fuge 10 beziehungsweise 10' mit einer Vergußmasse, beispielsweise aus Polyurethan, aufgefüllt worden.
Die hier monolithisch dargestellte Hülle kann auch aus mehreren Teilen z.B. durch Verschmelzen zusammengefügt worden sein. Außerdem kann die Hülle auch so gestaltet sein, daß auch der Bereich der zu vergießenden Fuge 10 als Teil der Hülle 7, 7' ausgebildet ist.