WO2004085744A1 - Fahrwegträger und damit hergestellte magnetschwebebahn - Google Patents

Fahrwegträger und damit hergestellte magnetschwebebahn Download PDF

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WO2004085744A1
WO2004085744A1 PCT/DE2004/000564 DE2004000564W WO2004085744A1 WO 2004085744 A1 WO2004085744 A1 WO 2004085744A1 DE 2004000564 W DE2004000564 W DE 2004000564W WO 2004085744 A1 WO2004085744 A1 WO 2004085744A1
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WO
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layer
guideway
sliding surface
additive
magnetic levitation
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PCT/DE2004/000564
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English (en)
French (fr)
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Luitpold Miller
Qinghua Zheng
Markus Bauer
Werner Hufenbach
Klaus Kunze
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Thyssenkrupp Transrapid Gmbh
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
    • E01B25/00—Tracks for special kinds of railways
    • E01B25/30—Tracks for magnetic suspension or levitation vehicles
    • E01B25/32—Stators, guide rails or slide rails
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
    • E01B25/00—Tracks for special kinds of railways
    • E01B25/30—Tracks for magnetic suspension or levitation vehicles
    • E01B25/305—Rails or supporting constructions

Definitions

  • the invention relates to a guideway girder with a sliding surface for magnetic levitation trains, the vehicles of which each have at least one skid intended to be placed on the sliding surface, and a magnetic levitation railway produced therewith.
  • the guideways of magnetic levitation trains are composed of guideway supports which, in addition to the drive means intended for driving the vehicles, which are often designed as stator packs of long-stator linear motors, and the lateral guiding surfaces intended for tracking also have so-called sliding surfaces. These are usually attached to the upper surface of the guideway girders and are used both during normal stopping and in emergencies to set the vehicles down with the help of skids attached to their undersides.
  • the designations "sliding" surface and “sliding" skids are intended to express that the skids can be placed on the sliding surfaces not only when the vehicle is at a standstill, but also while the vehicle is moving, and then be moved on these until the Vehicle comes to a standstill.
  • Such a situation can occur, for example, if a supporting magnet fails, because an associated section of the vehicle or its floating frame then sinks so far that the vehicle touches the sliding surface with at least one skid.
  • a supporting magnet fails, because an associated section of the vehicle or its floating frame then sinks so far that the vehicle touches the sliding surface with at least one skid.
  • the sliding properties were more or less randomly derived from the materials used for the skids and the sliding surfaces. It was assumed that the sliding surfaces, like the guideway girders, were made of steel or concrete and that the skids had to be made of a material that was characterized by high abrasion resistance compared to steel or concrete. In this context, it is also known to form the sliding surfaces on steel sliding strips and to provide them with corrosion protection layers made of zinc dust and iron mica based on epoxy or polyurethane.
  • the invention is therefore based on the technical problem of designing the sliding surfaces of the guideway supports described at the outset in such a way that the sliding properties of the sliding pairing of the sliding surface / skid are improved and, as a result, larger distances between the maintenance and repair workshops to be erected along the guideway are possible.
  • the sliding surfaces according to the invention are provided with a coating which contains a friction and wear-reducing additive which is matched to the skid material, the sliding properties can be optimized in such a way that a magnetic levitation vehicle or the like if a supporting magnet fails or if at least one is put on The skid can still travel a comparatively long distance on the sliding surface without resulting in a critical situation for the guideway and / or the vehicle.
  • the resulting increase in the distance between the workshops to be provided along the route considerably reduces the investment and operating costs.
  • the lower wear of the sliding surfaces in the event of an emergency stop also has the advantage of longer maintenance intervals.
  • Figure 1 is a schematic cross section through a conventional magnetic levitation train with a guideway carrier and a vehicle.
  • FIG. 2 shows a schematic, perspective partial view of a guideway girder made of concrete according to the invention, a sliding surface likewise made of concrete being provided with an exaggeratedly thick coating
  • Fig. 3 is a partial view corresponding to FIG. 2 of a track support according to the invention made of concrete, into which a slide rail made of steel is inserted, which has an exaggerated coating.
  • Fig. 1 shows schematically a cross section through a magnetic levitation train with a drive in the form of a long-stator linear motor.
  • the magnetic levitation train contains a multiplicity of guideway carriers 1, which are arranged one behind the other in the direction of a predetermined route and carry stator packs 3 provided with windings on the undersides of guideway plates 2.
  • Vehicles 4 with supporting magnets 5 can run along the track support 1, which face the undersides of the stator packs 2 and at the same time provide the excitation field for the long stator linear motor.
  • sliding surfaces 6 are provided, which e.g. as the surfaces of special, attached to the track plates 2 slide rails 7 are formed.
  • the sliding surfaces 6 cooperate with the skids 8 fastened to the undersides of the vehicles 4, which are supported on the sliding surfaces 6 when the vehicles 4 are stationary, so that comparatively large gaps 9 are present between the stator packs 3 and the supporting magnets 5.
  • the support magnets 5 are first activated to remove the skids 8 from the
  • Magnetic levitation trains of this type are generally known to the person skilled in the art (e.g. "New Transport Technologies”, Henschel Magnetfahrtechnik 6/86).
  • a guideway beam 11 made of concrete is indicated, which is provided on its upper side with a protrusion or bar 12 made in one piece with it, which has on its upper side a sliding surface 14 for the skids 8 of the magnetic levitation vehicle 4 according to FIG. 1 ,
  • Such concrete guideway beams 11 are, for example known from the publications ZEV-Glas.Ann 105, 1989, pp. 205-215 or "Magnetbahn Transrapid, die Eisen Mull Dimension des Tweetns", Hertra Verlag Darmstadt 1989, pp. 21-23, which are hereby incorporated by reference into them present disclosure be made.
  • the sliding surfaces 14 are provided according to the invention with a coating which contains three layers 15, 16 and 17 arranged one above the other.
  • the inner layer 15 is applied directly to the sliding surface 14, the layer 16 is formed as an intermediate layer and the layer 17 is produced as an outer layer, so that in the guideway beam 11 according to FIG. 2 the upper surface of the outer layer 17 is actually referred to as the sliding surface would have, since normally only she comes into contact with the skids 8 of FIG. 1.
  • the coating is provided, at least in an outer area, with an additive which reduces friction and wears out and is matched to the material of the skids 8.
  • This additive is preferably graphite or polytetrafluoroethylene in view of most of the skid materials used hitherto and is at least added to the outer layer 17.
  • the inner layer 15 serves primarily as a primer or primer.
  • the intermediate layer 16 located on the inner layer 15 and under the outer layer 17 finally has the function of an adapter layer and is intended to ensure an optimal connection between the lower layer 15 and the outer layer 17.
  • the inner layer 15 preferably consists of an epoxy resin system matched to the concrete surface or sliding surface 14.
  • the middle layer 16 also preferably consists of an epoxy resin, which also has a particular advantage friction and wear reducing additive such as graphite or polytetrafluoroethylene is modified.
  • a polyurethane resin is preferably used as the matrix material for the outer layer 17, to which the tribologically active additive graphite, polytetrafluoroethylene or the like is admixed. It is also particularly advantageous to add a filler such as chalk, for example, to reduce the heat absorption capacity of the outer layer 17.
  • FIG. 3 is a track in composite construction which contains a plurality of track supports 18 arranged one behind the other and made of concrete, in the upper surfaces of which are made of steel, provided with sliding surfaces 19 sliding strips 20 are inserted (e.g. EP-B1-0 381 136).
  • the sliding surfaces 19 protrude slightly above the surface of the remaining guideway girder 18 and are provided in a manner known per se with a coating which serves to protect against corrosion, which e.g. contains a first, inner layer 21 made of zinc dust based on epoxy resin, one of the overlying middle layers 22 made of iron mica based on epoxy resin and a third outer layer 23 made of iron mica based on polyurethane resin.
  • a friction and wear-reducing additive such as graphite or polytetrafluoroethylene, which is matched to the material of the skids 8, is introduced at least in an outer region .
  • the inner layer 21 is made of an anti-rust primer based on epoxy resin
  • the second or middle layer 22 is made of an epoxy resin matrix acting as an adapter layer
  • the outer layer 23 is made of a layer modified, for example, with graphite or polytetrafluoroethylene Manufactured on the basis of polyurethane resin, with the central adapter layer or layer 22 also being modified with a friction and anti-heat reducing additive such as graphite or polytetrafluoroethylene with particular advantage.
  • the polymeric resin systems described are preferably commercially available, coordinated systems which are additionally provided with the tribologically active component by the respective manufacturer. All layers are preferably applied to the sliding surfaces 14 and 19 by a combined spraying or rolling process.
  • skid material made of C-CSiC.
  • This is a carbon-carbon-reinforced carbon C-C, which is partly reacted with silicon, so that silicon carbide (SiC) is partly formed, which gives the carbon the required hardness.
  • the finished skid material can therefore be called a carbon ceramic reinforced with carbon fibers and enriched with SiC.
  • Layer 15 is made from a low molecular weight epoxy paint hardened with aromatic amines, which is a low viscosity
  • the material is applied by spraying.
  • the layer thickness of the layer 15 is 250 ⁇ m.
  • the layer 16 is produced with a polyamide adduct-hardened epoxy paint prepared from two components with good wetting properties and low water permeability. Before applying to the layer 15 will the epoxy paint with about 20 percent by mass or weight (hereinafter referred to as weight percent) graphite. The finished mixture is applied to the layer 15 by spraying and in such a way that the dried-out layer 16 is hard and abrasion-resistant and has a thickness of approximately 250 ⁇ m.
  • the layer 17 is produced with a two-component polyurethane-acrylic top coat, which is mixed with about 45% by weight of graphite before being applied to the layer 16. The application is done by rollers, if necessary with the addition of a spatula.
  • the layer 17 has a thickness of approx.
  • the finished coating has a coating of 0.8 mm and excellent sliding properties, especially when using skids 8 made from the above-mentioned carbon-fiber-reinforced ceramic based on C-CSiC.
  • a polyamide-hardened zinc dust paint containing two components is applied as a layer 21 to the sliding surface 19 by spraying.
  • the layer thickness is approx. 120 ⁇ m. 30 2.
  • the layer 22 is produced with a two-component, polyamide-hardened epoxy paint which is pigmented with iron mica and is hard and very abrasion-resistant in the finished state.
  • the layer thickness is approx. 250 ⁇ m.
  • the epoxy paint is modified with 15% by weight of PTFE fine powder.
  • Layer 23 is produced with a two-component, polyurethane-acrylic top coat analogous to layer 17 in Example 1, but with PTFE instead of graphite, the addition of PTFE fine powder being 35% by weight.
  • the layer thickness of the layer 23 is measured at approximately 350 ⁇ m.
  • the finished coating has a thickness of 0.72 mm and excellent sliding properties, especially when using skids 8 made of the above-mentioned carbon fiber-reinforced ceramic based on C-CSiC.
  • Example 2 A system from Hempel (D-25421 Pinneberg) was used for Example 2, with the product Hempel's 160DE with the hardener 95360 for the layer 21, the product Hempel's 552DE with the hardener 95360 for the layer 22 and for the layer 23 the product Hempel's 555DE with the hardener 95370 was used.
  • Examples 1 and 2 surprisingly achieve the advantage that the coefficient of sliding friction of the tribological pairing of sliding surface / skid is drastically reduced and the wear resistance of the pairing increases up to ten times. In addition, an excellent overall adhesive strength of the coating is achieved.
  • the invention is not limited to the exemplary embodiments described, which can be modified in many ways. This applies in particular with regard to the construction of the guideway girders that exist in individual cases, which besides the concrete and / or composite structures described can also be guideway girders made entirely of steel.
  • guideway girder in the context of the present invention includes all for the production of Routes suitable for magnetic levitation vehicles of the type described (structures of supports, plates and modules and the like) regardless of whether the sliding surfaces 14, 19 are provided on elevations of concrete supports or on special sliding strips made of steel or concrete, which are made by composite construction or by welding, Screws or otherwise connected to other components to the finished guideway girders, or simply consist of the substantially flat surfaces of the concrete, composite or steel girders.
  • the Hempel systems given by way of example are also completely or partially replaced by corresponding systems from other companies, thicknesses other than those described have been selected for the various layers and different proportions of the additive in layers 16, 17 and 22, 23 can be applied.
  • the outer layers 17, 23 could alternatively z. B. also a material based on an epoxy or acrylic resin can be used.
  • the sliding surfaces 14, 19 each with a certain undersize, so that the required pincer dimension between the coating surface and the undersides of the stator packs 3 results after the coating.
  • the increase in the pincer dimension caused by the coating could also be compensated for by a corresponding change in the skids 8.

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Abstract

Es werden ein Fahrwegträger (11) und eine damit hergestellte Magnetschwebebahn beschrieben. Der Fahrwegträger (11) weist eine Gleitfläche (14) für die Gleitkufen der Fahrzeuge der Magnetschwebebahn auf. Erfindungsgemäss ist die Gleitfläche (14) mit einer Beschichtung (15, 16, 17) versehen, die zumindest in einem äusseren Bereich (17) mit einem reibungs- und verschleissmindernden, auf das Gleitkufenmaterial abgestimmten Zusatzstoff versehen ist.

Description

Fahrwegträger und damit hergestellte Magnetschwebebahn
Die Erfindung betrifft einen Fahrwegträger mit einer Gleitfläche für Magnetschwebebahnen, deren Fahrzeuge wenigstens je eine zum Absetzen auf der Gleitflache bestimmte Gleitkufe aufweisen, und eine damit hergestellte Magnetschwebebahn.
Die Fahrwege von Magnetschwebebahnen werden aus Fahrwegträgern zusammengesetzt, die neben den zum Antrieb der Fahrzeuge bestimmten, häufig als Statorpakete von Langstator-Linearmotoren ausgebildeten Antriebsmitteln und den zur Spurführung bestimmten Seitenfuhrungsflächen auch sog. Gleitflächen aufweisen. Diese sind meistens auf der oberen Oberfläche der Fahrwegträger angebracht und dienen sowohl beim normalen Anhalten als auch in Notfällen zum Absetzen der Fahrzeuge mit Hilfe von an deren Unterseiten angebrachten Gleitkufen. Die Bezeichnungen "Gleit "-Fläche und " Gleit "-kufe sollen dabei zum Ausdruck bringen, daß die Gleitkufen nicht nur im Stillstand, sondern auch während der Fahrt der Fahrzeuge auf den Gleitflächen abgesetzt werden können und dann auf diesen gleitend fortbewegt werden, bis das Fahrzeug zum Stillstand kommt. Eine solche Situation kann beispielsweise beim Ausfall eines Tragmagneten eintreten, weil dann ein zugehöriger Abschnitt des Fahrzeugs bzw. seines Schweberahmens so weit absinkt, daß das Fahrzeug mit wenigstens einer Gleitkufe auf der Gleitflache aufsetzt. Dadurch werden bei den mit Magnetschwebefahrzeugen erzielbaren hohen Geschwindigkeiten von 400 km/h und mehr beträchtliche Reibungsenergien induziert und infolge dessen treten hohe Temperaturen und ein intensiver Verschleiß im Bereich der betroffenen Gleitpartner auf.
Bisher wurde den im Fall von Notabsetzungen auftretenden Reibungsverhältnissen wenig Aufmerksamkeit geschenkt. Die Gleiteigenschaften ergaben sich vielmehr mehr oder weniger zufällig aus den für die Gleitkufen und die Gleitflächen verwendeten Materialien. Dabei wurde vorausgesetzt, daß die Gleitflächen wie die Fahrwegträger aus Stahl oder Beton bestehen und die Gleitkufen aus einem Material hergestellt werden müssen, das sich gegenüber Stahl oder Beton durch eine hohe Abriebfestigkeit auszeichnet. Bekannt ist es in diesem Zusammenhang auch, die Gleitflächen an Gleitleisten aus Stahl auszubilden und mit Korrosionsschutzschichten aus Zinkstaub und Eisenglimmer auf Epoxidharz- bzw. Polyurethanbasis zu versehen.
Beim praktischen Betrieb von Magnetschwebebahnen der beschriebenen Art hat sich ergeben, daß die auf diese Weise erzielten Gleiteigenschaften aus verschiedenen Gründen nicht ausreichen. Es kann insbesondere erwünscht sein, die Reparatur oder Wartung defekter Fahrzeuge nicht sofort und irgendwo längs des Fahrwegs durchzuführen, sobald ein Defekt auftritt, sondern die defekten Fahrzeuge, soweit möglich, noch bis zum Erreichen einer für Reparatur- und Wartungsarbeiten geeigneten Werkstatt weiterfahren zu lassen. In derartigen Fällen würden die beim Ausfall von Tragmagneten auftretenden hohen Reibungskräfte zwischen den bisher bekannten Gleitkufen und Gleitflächen allerdings zu hohen mechanischen Belastungen und Temperaturen führen, so daß ein sicheres, ohne vorherigen vollständigen Verschleiß der Gleitkufen und/oder Gleitflächen erfolgendes Erreichen der jeweils nächsten Werkstatt nur dadurch sichergestellt werden könnte, daß die Werkstätten längs des Fahrwegs in vergleichsweise kurzen Abständen angeordnet werden. Bei zu großen Abständen zwischen den Werkstätten würden viele Defekte an den Fahrzeugen auch zu einer Beschädigung der Gleitflächen führen und daher eine Reparatur der betreffenden Gleitflächen und ggf. des kompletten Fahrwegs erforderlich machen, was mit erheblichen Betriebskosten verbunden wäre und vermieden werden muß. Der Erfindung liegt daher das technische Problem zugrunde, die Gleitflächen der eingangs bezeichneten Fahrwegträger so auszubilden, daß die Gleiteigenschaften der Gleitpaarung Gleitfläche/Gleitkufe verbessert werden und dadurch größere Abstände zwischen den längs des Fahrwegs zu errichtenden Wartungs- und Reparaturwerkstätten möglich sind.
Zur Lösung dieses Problems dienen die Merkmale der Ansprüche 1 und 10.
Dadurch, daß die erfindungsgemäßen Gleitflächen mit einer Beschichtung versehen sind, die einen reibungs- und veschleißmindernden, auf das Gleitkufenmaterial abgestimmten Zusatzstoff enthält, können die Gleiteigentschaften derart optimiert werden, daß ein Magnetschwebefahrzeug beim Ausfall eines Tragmagneten od. dgl. bzw. beim Aufsetzen wenigstens einer Gleitkufe auf der Gleitfläche noch eine vergleichsweise lange Wegstrecke zurücklegen kann, ohne daß sich eine für den Fahrweg und/oder das Fahrzeug kritische Situation ergibt. Die dadurch mögliche Vergrößerung der Abstände zwischen den längs des Fahrwegs vorzusehenden Werkstätten reduziert die Investitions- und Betriebskosten erheblich. Der geringere Verschleiß der Gleitflächen bei einer Notabsetzung bringt außerdem dem Vorteil vergrößerter Instandhaltungsintervalle mit sich.
Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung wird nachfolgend in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen schematischen Querschnitt durch eine übliche Magnetschwebebahn mit einem Fahrwegträger und einem Fahrzeug;
Fig. 2 eine schematische, perspektivische Teilansicht eines erfindungsgemäßen Fahrwegträgers aus Beton, wobei eine ebenfalls aus Beton bestehende Gleitfläche mit einer übertrieben dick dargestellten Beschichtung versehen ist; und Fig. 3 eine der Fig. 2 entsprechende Teilansicht eines erfindungsgemäßen Fahrwegträgers aus Beton, in den eine aus Stahl bestehende Gleitleiste eingesetzt ist, die eine übertrieben groß dargestellte Beschichtung aufweist.
Fig. 1 zeigt schematisch einen Querschnitt durch eine Magnetschwebebahn mit einem Antrieb in Form eines Langstator-Linearmotors. Die Magnetschwebebahn enthält eine Vielzahl von Fahrwegträgern 1, die in Richtung einer vorgegebenen Trasse hintereinander angeordnet sind und an den Unterseiten von Fahrwegplatten 2 angeordnete, mit Wicklungen versehene Statorpakete 3 tragen. Längs der Fahrwegtrager 1 können Fahrzeuge 4 mit Tragmagneten 5 verkehren, die den Unterseiten der Statorpakete 2 gegenüber stehen und gleichzeitig das Erregerfeld für den Langstator-Linearmotor bereit stellen.
An den Oberseiten der Fahrwegplatten 2 sind in Fahrtrichtung erstreckte Gleitflächen 6 vorgesehen, die z.B. als die Oberflächen von speziellen, an den Fahrwegplatten 2 befestigten Gleitleisten 7 ausgebildet sind. Die Gleitflächen 6 wirken mit an den Unterseiten der Fahrzeuge 4 befestigten Gleitkufen 8 zusammen, die im Stillstand der Fahrzeuge 4 auf den Gleitflächen 6 abgestützt sind, so daß zwischen den Statorpaketen 3 und den Tragmagneten 5 vergleichsweise große Spalte 9 vorhanden sind. Für eine Fahrt werden zunächst die Tragmagnete 5 aktiviert, um die Gleitkufen 8 von den
Gleitflächen 6 abzuheben und in dem dadurch hergestellten Schwebezustand die Größe des Spalts 9 auf z.B. 10 mm einzustellen. Danach wird das Fahrzeug 4 in Bewegung gesetzt.
Magnetschwebebahnen dieser Art sind dem Fachmann allgemein bekannt (z.B. "Neue Verkehrstechnologien", Henschel Magnetfahrtechnik 6/86).
In Fig. 2 ist ein aus Beton hergestellter Fahrwegträger 11 angedeutet, der an seiner Oberseite mit einer einstückig mit ihm hergestellten Erhebung bzw. Leiste 12 versehen ist, die auf ihrer Oberseite eine Gleitfläche 14 für die Gleitkufen 8 des Magnetschwebefahrzeugs 4 nach Fig. 1 aufweist. Derartige Beton-Fahrwegträger 11 sind z.B. aus den Druckschriften ZEV-Glas.Ann 105, 1989, S. 205 - 215 oder "Magnetbahn Transrapid, die neue Dimension des Reisens", Hertra Verlag Darmstadt 1989, S. 21 - 23 bekannt, die hiermit durch Referenz auf sie zum Gegenstand der vorliegenden Offenbarung gemacht werden.
Während die Leisten 12 bisher wie die Fahrwegträger 11 aus Beton bestehen, sind die Gleitflächen 14 erfindungsgemäß mit einer Beschichtung versehen, die drei übereinander angeordnete Lagen 15, 16 und 17 enthält. Dabei ist die innere Lage 15 unmittelbar auf die Gleitfläche 14 aufgebracht, die Lage 16 als Zwischenlage ausgebildet und die Lage 17 als äußere Lage hergestellt, so daß beim Fahrwegträger 11 nach Fig. 2 eigentlich die obere Oberfläche der äußeren Lage 17 als die Gleitfläche bezeichnet werden müßte, da im Normalfall nur sie mit den Gleitkufen 8 nach Fig. 1 in Berührung kommt. Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung wird allerdings vorgezogen, die Oberfläche 14 der Leiste 12 als die eigentliche Gleitfläche und die aus den drei Lagen 15 bis 17 bestehende Schicht als Beschichtung der Gleitfläche 14 zu bezeichnen.
Erfindungsgemäß ist beim Ausfϊihrungsbeispiel nach Fig. 2 weiter vorgesehen, die Beschichtung zumindest in einem äußeren Bereich mit einem reibungs- und ver- scMeißmindernden, auf das Material der Gleitkufen 8 abgestimmten Zusatzstoff zu versehen. Dieser Zusatzstoff ist in Anbetracht der meisten bisher verwendeten Gleitkufenmaterialien vorzugsweise Graphit oder Polytetrafluorethylen und wird zumindest der äußeren Lage 17 beigegeben. Dagegen dient die innere Lage 15 hauptsächlich als Grundierung bzw. Haftgrund. Die auf der inneren Lage 15 und unter der äußeren Lage 17 befindliche Zwischenlage 16 hat schließlich die Funktion einer Adapterschicht und soll eine optimale Verbindung zwischen der unteren Lage 15 und der äußeren Lage 17 gewährleisten.
Die innere Lage 15 besteht vorzugsweise aus einem auf die Betonoberfläche bzw. Gleitfläche 14 abgestimmten Epoxidharzsystem. Auch die mittlere Lage 16 besteht vorzugsweise aus einem Epoxidharz, das mit besonderem Vorteil ebenfalls mit einem reibungs- und verschleißmindernden Zusatzstoff wie z.B. Graphit oder Polytetrafluo- rethylen modifiziert ist. Dagegen wird für die äußere Lage 17 vorzugsweise ein Polyurethanharz als Matrixmaterial verwendet, dem der tribologisch aktive Zusatzstoff Graphit, Polytetrafluorethylen od. dgl. beigemischt wird. Mit besonderem Vorteil wird der Matrix der äußeren Lage 17 außerdem ein zur Verrninderung des Wärmeabsorptionsvermögens bestimmter Füllstoff wie z.B. Kreide zugesetzt.
In entsprechender Weise wird beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 vorgegangen, bei dem es sich um einen Fahrweg in Verbundbauweise handelt, der eine Mehrzahl von hintereinander angeordneten, aus Beton hergestellten Fahrwegträgern 18 enthält, in deren obere Oberflächen aus Stahl gefertigte, mit Gleitflächen 19 versehene Gleitleisten 20 eingelegt sind (z.B. EP-B1-0 381 136). Die Gleitflächen 19 stehen im Ausführungsbeispiel etwas über die Oberfläche des übrigen Fahrwegträgers 18 vor und sind in an sich bekannter Weise mit einer dem Korrosionsschutz dienenden Beschich- tung versehen, die z.B. eine erste, innere Lage 21 aus Zinkstaub auf der Basis von Epoxidharz, eine dieser aufliegende, mittlere Lage 22 aus Eisenglimmer auf der Basis von Epoxidharz und eine dritte, äußere Lage 23 aus Eisenglimmer auf der Basis von Polyurethanharz enthält. Schichtenfolgen dieser Art sind z.B. in dem Dokument "Der Transrapid, wir stellen die Weichen für China" der Fa. ThyssenKrupp Stahlbau GmbH 2/2002 am Beispiel einer aus Stahl gefertigten Biegeweiche beschrieben, weshalb dieses Dokument zur Vereinfachung der Darstellung durch Referenz zum Gegenstand der vorliegenden Offenbarung gemacht wird.
Erfindungsgemäß wird eine derartige, dem Antirost- und Korrosionsschutz dienende Beschichtung im wesentlichen beibehalten, jedoch wird wie im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 zumindest in einem äußeren Bereich ein reibungs- und verschleißmindernder, auf das Material der Gleitkufen 8 abgestimmter Zusatzstoff wie z.B. Graphit oder Polytetrafluorethylen eingebracht. Zu diesem Zweck wird erfindungsgemäß die innere Lage 21 aus einem Antirost-Haftgrund auf Epoxidharzbasis, die zweite oder mittlere Lage 22 aus einer als Adapterschicht wirkenden Epoxidharz-Matrix und die äußere Lage 23 aus einer z.B. mit Graphit oder Polytetrafluorethylen modifizierten Schicht auf der Basis von Polyurethanharz hergestellt, wobei mit besonderem Vorteil auch die mittlere Adapterschicht bzw. Lage 22 mit einem reibungs- und verscWeißmindernden Zusatzstoff wie Graphit oder Polytetrafluorethylen modifiziert ist.
Bei den beschriebenen polymeren Harzsystemen handelt es sich vorzugsweise um handelsübliche, aufeinander abgestimmte Systeme, die beim jeweiligen Hersteller zusätzlich mit der tribologisch aktiven Komponente versehen werden. Alle Lagen werden dabei vorzugsweise durch einen kombinierten Spritz- oder Rollprozeß auf die Gleitflächen 14 bzw. 19 aufgetragen.
Nachfolgend werden zwei bevorzugte Ausführungsbeispiele angegeben, die jeweils auf ein Gleitkufenmaterial aus C-CSiC optimal abgestimmt sind. Hierbei handelt es sich um einen mit Kohlenstofffasern verstärkten Kohlenstoff C-C, der zum Teil mit Silicium zur Reaktion gebracht wird, so daß sich teilweise Siliciumcarbid (SiC) bildet, das dem Kohlenstoff die benötigte Härte gibt. Das fertige Gleitkufenmaterial kann daher als eine mit Kohlenstoffffasern verstärkte und mit SiC angereicherte Kohlenstoff - Keramik bezeichnet werden.
Beispiel 1
Ausgehend vom Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 wird derzeit die folgende Schichtzusammensetzung für am besten gehalten:
1. Die Lage 15 wird aus einer mit aromatischen Aminen gehärteten, niedrigmolekularen Epoxidfarbe hergestellt, wobei es sich um ein niedrig viskoses
Produkt mit guten Penetrationseigenschaften handelt. Das Material wird durch Spritzen aufgebracht. Die Schichtdicke der Lage 15 beträgt 250 μm.
2. Die Lage 16 wird mit einer aus zwei Komponenten zubereiteten, polyamid-addukt-gehärteten Epoxidfarbe mit guten Benetzungseigenschaften und geringer Wasserdurchlässigkeit hergestellt. Vor dem Aufbringen auf die Lage 15 wird die Epoxidfarbe mit ca. 20 Masse- bzw. Gewichtsprozent (nachfolgend kurz nur als Gew. % bezeichnet) Graphit versetzt. Die fertige Mischung wird durch Spritzen und so auf die Schicht 15 aufgebracht, daß die ausgetrockenete Lage 16 hart und abriebfest ist und eine Dicke von ca. 250 μm besitzt.
5
3. Die Lage 17 wird mit einer zweikomponentigen Polyurethan- Acryl-Deckfarbe hergestellt, die vor dem Aufbringen auf die Schicht 16 mit ca. 45 Gew. % Graphit vermischt wird. Der Auftrag erfolgt durch Rollen, ggf. unter zusätzlicher Anwendung eines Spachtels. Die Lage 17 erhält eine Dicke von ca.
10 300 μm.
Die fertige Beschichtung besitzt eine Beschichtung von 0,8 mm und ausgezeichnete Gleiteigenschaften, insbesondere bei Anwendung von Gleitkufen 8 aus der oben genannten, kohlenfaserverstärkten Keramik auf der Basis von C-CSiC.
15
Für das Beispiel 1 wurde ein System der Fa. Hempel (D-25421 Pinneberg) eingesetzt, wobei für die Lage 15 das Produkt Hempadur Sealer 05970 mit dem Härter 95950, für die Lage 2 das Produkt Hempadur 45143/4514A mit dem Härter 97430 und für die Lage 17 das Produkt Hempel's 555DE mit dem Härter 95370 zur Anwendung
20 kam.
Beispiel 2
Ausgehend vom Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 wird die folgende Schichtzusammen- 25 setzung für derzeit am besten gehalten:
1. Auf die Gleitfläche 19 wird als Lage 21 eine zwei Komponenten enthaltende polyamid-gehärtete Zinkstaubfarbe durch Spritzen aufgetragen. Die Schichtdicke beträgt ca. 120μm. 30 2. Die Lage 22 wird mit einer zweikomponeritigen, polyamidgehärteten Epoxidfarbe hergestellt, die mit Eisenglimmer pigmentiert und im fertigen Zustand hart und sehr abriebfest ist. Die Schichtdicke beträgt ca. 250μm. Vor dem Auftrag durch Rollen wird die Epoxidfarbe mit 15 Gew. % PTFE-Feinpulver modifi- ziert.
3. Die Lage 23 wird mit einer zweikomponentigen, Polyurethan- Acryl-Deckfarbe analog zur Lage 17 des Beispiels 1, jedoch mit PTFE anstatt Graphit hergestellt, wobei der Zusatz an PTFE-Feinpulver 35 Gew. % beträgt. Die Schicht- dicke der Lage 23 wird mit ca. 350 μm bemessen.
Die fertige Beschichtung besitzt eine Dicke von 0,72 mm und ausgezeichnete Gleiteigenschaften, insbesondere bei Anwendung von Gleitkufen 8 aus der oben genannten kohlenstofffaserverstärkten Keramik auf der Basis auf der Basis von C-CSiC.
Für das Beispiel 2 wurde ein System der Fa. Hempel (D-25421 Pinneberg) verwendet, wobei für die Lage 21 das Produkt Hempel's 160DE mit dem Härter 95360, für die Lage 22 das Produkt Hempel's 552DE mit dem Härter 95360 und für die Lage 23 das Produkt Hempel's 555DE mit dem Härter 95370 zur Anwendung kam.
Mit den Beispielen 1 und 2 wird überaschend der Vorteil erzielt, daß die Gleitreibungszahl der tribologischen Paarung Gleitfläche/Gleitkufe drastisch reduziert ist und die Verschleißfestigkeit der Paarung bis um das Zehnfache ansteigt. Außerdem wird eine ausgezeichnete Haftfestigkeit der Beschichtung insgesamt erzielt.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausfuhrungsbeispiele beschränkt, die auf vielfache Weise abgewandelt werden können. Das gilt insbesondere im Hinblick auf die im Einzelfall vorhandene Konstruktion der Fahrwegträger, bei denen es sich außer um die beschriebenen Beton- und/oder Verbundkonstruktionen auch um vollständig aus Stahl bestehende Fahrwegträger handeln kann. Außerdem umfaßt der Begriff "Fahrwegträger" im Rahmen der vorliegenden Erfindung alle zur Herstellung von Fahrwegen für Magnetschwebefahrzeuge der beschriebenen Art geeigneten Konstruktionen (Träger-, Platten- und Modulbauweisen und dergleichen) unabhängig davon, ob die Gleitflächen 14, 19 an Erhebungen von Betonträgern oder an speziellen Gleitleisten aus Stahl oder Beton vorgesehen sind, die durch Verbundbauweise oder durch Schweißen, Schrauben oder sonstwie mit anderen Bauteilen zu den fertigen Fahrwegträgern verbunden sind, oder einfach aus den im wesentlichen ebenen Oberflächen der Beton-, Verbund- oder Stahlträger bestehen. Weiter ist klar, daß die beispielhaft angegebenen Systeme der Fa. Hempel auch vollständig oder teilweise durch entsprechende Systeme anderer Firmen ersetzt, andere als die beschriebenen Dicken für die verschiedenen Lagen gewählt und andere Anteile des Zusatzstoffes in den Lagen 16, 17 bzw. 22, 23 angewendet werden können. Als Matrixmaterial für die äußeren Lagen 17, 23 könnte alternativ z. B. auch ein Material auf der Basis eines Epoxid- oder Acrylatharzes verwendet werden. Außerdem ist es zweckmäßig, die Gleitflächen 14, 19 jeweils mit einem gewissen Untermaß herzustellen, damit sich nach der Beschichtung das geforderte Zangenmaß zwischen der Beschichtungsober- fläche und den Unterseiten der Statorpakete 3 ergibt. Alternativ könnte die durch die Beschichtung bewirkte Erhöhung des Zangenmaßes auch durch eine entsprechende Veränderung der Gleitkufen 8 ausgeglichen werden. Schließlich versteht sich, daß die verschiedenen Merkmale auch in anderen als den dargestellten und beschriebenen Kombinationen angewendet werden können.

Claims

Ansprüche
1. Fahrwegträger mit einer eine Beschichtung aufweisenden Gleitfläche (14, 19) f r Magnetschwebefahrzeuge (4), die wenigstens je eine zum Absetzen auf der Gleitflache (14, 19) bestimmte Gleitkufe (8) aufweisen, wobei die Beschichtung zumindest in einem äußeren Bereich mit einem reibungs- und verschleißmindernden, auf das Gleitkufenmaterial abgestimmten Zusatzstoff versehen ist.
2. Fahrwegträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatzstoff Graphit und/oder Polytetraflourethylen enthält.
3. Fahrwegträger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung mehrlagig ausgebildet ist und zumindest eine äußere Lage (17, 23) aus einem mit dem Zusatzstoff modifizierten Polyurethan-, Epoxid- oder Acrylatharz enthält.
4. Fahrwegträger nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Lage (17, 23) in Abhängigkeit vom Gleitflächenmaterial 30 Gew. % bis 50 Gew. % Graphit als Zusatzstoff enthält.
5. Fahrwegträger nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Lage (17, 23) in Abhängigkeit vom Gleitflächenmaterial 10 Gew. % bis 40 Gew. % Polytetraflourethylen als Zusatzstoff enthält.
6. Fahrwegträger nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung eine zweite, unterhalb der äußeren Lage (17, 23) angeordnete, als Adapterschicht wirksame Lage (16, 22) aus einem mit dem Zusatzstoff modifizierten Epoxidharz enthält.
7. Fahrwegträger nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Lage (16, 22) in Abhängigkeit vom Gleitflächenmaterial ca. 10 Gew. bis 30 Gew. % Graphit als Zusatzstoff enthält.
8. Fahrwegträger nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Lage (16, 22) in Abhängigkeit vom Gleitflächenmaterial 10 Gew. % bis 40 Gew. % Polytetra- flourethylen als Zusatzstoff enthält.
9. Fahrwegträger nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung eine innere, unmittelbar auf die Gleitfläche (14, 19) aufgebrachte dritte, als Haftgrund ausgebildete Lage (15, 21) auf der Basis von Epoxidharz enthält.
10. Fahrwegträger nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitfläche (19) aus Stahl besteht und die dritte Lage (23) als Antirost-Haftgrund ausgebildet ist.
11. Fahrwegträger nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung eine Schichtdicke von insgesamt höchstens 1 mm hat.
12. Magnetschwebebahn mit einem Fahrweg, der eine Mehrzahl von mit Gleitflächen (14, 19) versehenen Fahrwegträgern (11, 18) enthält, und mit wenigstens einem Magnetschwebefahrzeug (4), das wenigstens eine zum Absetzen auf den Gleitflächen (14, 19) bestimmte Gleitkufe (8) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Fahrwegträger (11, 18) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11 ausgebildet sind.
13. Magnetschwebebahn nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitkufen (8) der Magnetschwebefahrzeuge (4) aus einem mit Kohlenstofffasern verstärkten, mit SiC angereichertem Kohlenstoff hergestellt sind.
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