WO2006042566A1 - Lager und verwendung von uhmwpe in lagern im bauwesen - Google Patents

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WO2006042566A1
WO2006042566A1 PCT/EP2004/011823 EP2004011823W WO2006042566A1 WO 2006042566 A1 WO2006042566 A1 WO 2006042566A1 EP 2004011823 W EP2004011823 W EP 2004011823W WO 2006042566 A1 WO2006042566 A1 WO 2006042566A1
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WO
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bearing
uhmwpe
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high molecular
ultra high
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PCT/EP2004/011823
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Christian Braun
Hans Segerer
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Maurer Söhne Gmbh & Co. Kg
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    • B29K2105/246—Uncured, e.g. green

Definitions

  • the present invention relates to a bearing for use in construction, in particular in bridge construction, method for producing a component of a bearing for use in construction, in particular in bridge construction, as well as uses of UHMWPE (Ultra High Molecular Weight Poly Ethylene) in bearings in construction, especially in Bridge construction and in building construction.
  • UHMWPE Ultra High Molecular Weight Poly Ethylene
  • Bearings in construction, and especially in bridge construction, are usually exposed to high loads. In plain bearings friction forces occur in the region of the sliding surface of the bearing, which can cause wear of the sliding element.
  • PTFE Poly Tetra Fluor E- thylene
  • additional lubrication may be provided on the sliding surface.
  • the material properties limit in particular the maximum surface pressure or the load-bearing capacity, as a result of which the potential applications of the material are also subject to certain limits.
  • UHMWPE Ultra High Molecular Weight Poly Ethylene
  • WO 2004/009908 A1 both the allowable and actual load bearing capacity of the material is about twice that of PTFE. This allows higher tilting moments to be recorded.
  • the UHMWPE has excellent properties both in terms of wear, sliding properties and mechanical resistance.
  • UHMWPE has hitherto been limited to replacing sliding members made of PTFE to increase the life of the sliding member.
  • the remaining advantageous The material properties of the UHMWPE, on the other hand, have so far only been implemented constructively to a limited extent.
  • a bearing for use in construction, especially in bridge construction, has a sliding body comprising UHMWPE (Ultra High Molecular Weight Polyethylene), with a tensile and shear adhesion, which is greater than the respective outer bearing load, is connected to a Lager ⁇ component.
  • UHMWPE Ultra High Molecular Weight Polyethylene
  • the strength of bridge bearings are, for example, in the DIN standard EN 1337 / Part 2, e.g. with regard to the load capacity, in particular the surface pressure, the sliding path and / or the sliding speed.
  • the surface pressure up to a multiple of the maximum standard value according to o.g. Norm, the sliding and cold behavior ensure the good suitability of UHMWPE as bearing material.
  • a sliding body made of UHMWPE can absorb both sliding movements and tilting movements without decoupling these degrees of freedom.
  • the UHMWPE (Ultra High Molecular Weight Polyethylene) slipper may be bonded to the bearing component by means of an adhesive.
  • the sliding body made of UHMWPE (Ultra High Molecular Weight Polyethylene) is in particular attachable to the surface without mechanical and / or chemical pretreatment of the surface. A simple cleaning of fat residues is sufficient. However, a change, for example roughening of the surface, is not necessary.
  • the bearing may comprise a component formed from an elastomer, and the UHMWPE (Ultra High Molecular Weight Polyethylene) slip may be vulcanized to the component.
  • UHMWPE Ultra High Molecular Weight Polyethylene
  • the component formed from the elastomer is in particular connected to the sliding body made of UHMWPE (Ultra High Molecular Weight Polyethylene) to form a composite material.
  • UHMWPE Ultra High Molecular Weight Polyethylene
  • the sliding body is formed by incorporation of particles of UHMWPE (Ultra High Molecular Weight Polyethylene) into an elastomer.
  • UHMWPE Ultra High Molecular Weight Polyethylene
  • the sliding body consists in principle of an elastomeric track, occur in the UHMWPE particles in a more or less large concentration in order to ensure the sliding properties of the sliding bearing.
  • This sliding body is a mixing body.
  • the UHMWPE (Ultra High Molecular Weight Polyethylene) slipper is preferably attached to a substantially planar surface of the bearing component. This means that no steps or depressions are necessary, which mechanically hold the slider over the effect of the adhesive or the vulcanization. On a chambering of the slider can be omitted in this case because of the good adhesion.
  • the sliding body made of UHMWPE (Ultra High Molecular Weight Polyethylene) can be designed as a thin film. This advantage results primarily from the fact that can be dispensed with a Einhuntung of the sliding part by the direct attachment to the flat surface of a bearing component. On the other hand, the material properties of UHMWPE so low that even a thin film can meet the mechanical loads.
  • the sliding body made of UHMWPE (Ultra High Molecular Weight Polyethylene) can also be fastened in a chamber of the bearing component.
  • Another bearing for use in construction has a sliding body, in particular made of UHMWPE (Ultra High Molecular Weight Polyethylene), and a bearing component, in which the sliding body is chambered, wherein the sliding body is at least partially covered laterally by a supporting device, which is the material of the slider of a Aus ⁇ flow in a sliding gap formed by the bearing component and a sliding plate zu ⁇ retains.
  • the support device may be made, for example, of teflon, (PTFE) but also of other materials, e.g. carbon fiber reinforced plastic or Kevlar fiber reinforced resins. Because of the small possible contact surface with a sliding surface, it does not need to have particularly good friction. However, it must not damage the overlying sliding plate even when in contact with it, i. The support device must be yielding in the axial direction to a certain extent. Through the use of the support means, therefore, a flow of the Gleit stresses is largely prevented in the gap.
  • the support device is preferably designed as a support ring. This is applied to the side wall of the slider to protect the material of the slider against an outward flow under load from above.
  • the support device will in particular be designed so that it can absorb high tensile forces in the circumferential direction.
  • the support device is also preferably designed so that no damage to the bearing occur in a contact of the support device with the sliding plate.
  • the sliding body can have pockets for receiving lubricant on its surface.
  • the sliding body may also have a substantially central bore for receiving a lubricant.
  • the sliding body may have on a surface a substantially centrally arranged recess for receiving a lubricant.
  • the lubricant can preferably be introduced microscopically finely distributed during the production of the sliding body and / or nachträg ⁇ Lich at least in a region close to the sliding surface of the slider.
  • a sliding body made of UHMWPE Ultra High Molecular Weight Polyethylene
  • a component made from an elastomer are pressed onto one another and vulcanized to the elastomer to form a bond with the elastomer.
  • connection can be made.
  • the composite material is suitable for Gleitkippla ⁇ ger, which regularly absorb tilting moments by an elastomer, and for translational relative movements require a sliding body.
  • the connection is firm and secure.
  • an intermediate part e.g. made of steel, can usually be dispensed with.
  • a composite of UHMWPE Ultra High Molecular Weight Polyethylene
  • at least one rubber layer and at least one steel sheet can be used as the sliding body.
  • Another method for producing a component of a bearing for use in construction, in particular in bridge construction comprises the steps: incorporation of particles of UHMWPE (Ultra High Molecular Weight Polyethylene) into an elastomer, and vulcanizing the elastomer.
  • UHMWPE Ultra High Molecular Weight Polyethylene
  • the particles of UHMWPE are mixed into an elastomer prior to vulcanization.
  • a mixture of substances is formed, which is produced by vulcanization to a sliding body with usually uniformly distributed UHMWPE content.
  • the concentration distribution in the elastomeric track is therefore relatively constant.
  • the particles of UHMWPE (Ultra High Molecular Weight Polyethylene) are pressed or stirred into an outer, loosened layer of a raw elastomer.
  • UHMWPE Ultra High Molecular Weight Polyethylene
  • an inwardly decreasing concentration of the UHMWPE in the elastomeric web can be achieved.
  • the state is fixed, d. H. Even after vulcanization, more UHMWPE remains on the sliding surface than in the interior of the body, so that a sliding layer can form on the surface.
  • a sliding body of UHMWPE Ultra High Molecular Weight Polyethylene
  • a component of an elastomer is pressed together with the interposition of an adhesive, so that the sliding body with the Elastomer is bonded to form a composite with the elastomer.
  • a sliding body in particular a composite of UHMWPE (Ultra High Molecular Weight Polyethylene) and at least one rubber layer and at least one steel sheet can be used.
  • UHMWPE Ultra High Molecular Weight Polyethylene
  • a sliding body made of UHMWPE Ultra High Molecular Weight Polyethylene
  • a component made of an elastomer will be pressed onto one another, and the sliding body against the elastomer is vulcanized to form a composite with the elastomer.
  • another component, in particular of a different material, is bonded to the sliding body and / or to the elastomer.
  • Another method for producing a component of a bearing for use in construction, in particular in bridge construction comprises the steps: incorporation of particles of UHMWPE (Ultra High Molecular Weight Polyethylene) into an elastomer, and vulcanizing the elastomer.
  • UHMWPE Ultra High Molecular Weight Polyethylene
  • the particles of UHMWPE (Ultra High Molecular Weight Polyethylene) are mixed into an elastomer before vulcanization.
  • the particles of UHMWPE (Ultra High Molecular Weight Polyethylene) are preferably pressed or mixed into an outer layer of a raw elastomer.
  • the object is also achieved by using UHMWPE (Ultra High Molecular Weight Polyethylene) in bearings in construction, in particular in bridge construction, wherein the UHMWPE (Ultra High Molecular Weight Polyethylene) is designed as a sliding part, which simultaneously serves the function of a seal and having a lid in a pot bearing With the help of pot bearings can be removed in particular also rotational movements.
  • UHMWPE Ultra High Molecular Weight Polyethylene
  • UHMWPE Ultra High Molecular Weight Polyethylene
  • a seal made of UHMW-PE Ultra High Molecular Weight Polyethylene is used in a pot bearing.
  • the seal may be connected to an essentially elastomeric first component of the bearing by means of an adhesive.
  • the seal made of UHMWPE Ultra High Molecular Weight Polyethylene
  • UHMWPE Ultra High Molecular Weight Polyethylene
  • UHMWPE Ultra High Molecular Weight Polyethylene
  • the sliding part of a sliding bearing consists essentially of UHMWPE (Ultra High Molecular Weight Polyethylene), and the sliding part is deformable by its dimensions such that it can accommodate twisting Ver ⁇ .
  • the torsions can arise, for example, by forces acting unevenly or unilaterally on the surface of the sliding part from above.
  • a sliding gap of at least 1 mm also remains at maximum twisting during use.
  • the sliding plate does not come closer than 1 mm, even with strong torques acting on the bearing component. If the sliding plate rotates about a transverse axis, it still remains in a state in which it rests on the sliding part over its entire surface. Due to the deformability of the UHMWPE, a small part of the material is squeezed into the sliding gap, which prevents a gap.
  • the sliding part can be chambered in a bearing component.
  • the bearing component preferably consists essentially of steel.
  • the sliding part can be fastened as a lift-off protection on the bearing component by means of an adhesive or be vulcanized onto the bearing component.
  • Another use according to the invention of UHMWPE leads to the provision of an improved bearing in construction, in particular in structural engineering.
  • the sliding part of a deformation sliding bearing consists of UHMWPE (Ultra High Molecular Weight Polyethylene), whereby the sliding part is vulcanized on or glued to a first component of the bearing essentially consisting of an elastomer.
  • the sliding part consists of UHMWPE (Ultra High Molecular Weight Polyethylene) and is arranged in a chamber formed by a second component such that it closes the chamber in order to prevent the first component from escaping from the chamber.
  • UHMWPE Ultra High Molecular Weight Polyethylene
  • FIG. 2 shows a schematic method for producing a bearing component
  • Fig. 6 is a Gleitkipplager for building construction
  • Fig. 7 is an improved Gleitkipplager for building construction
  • Fig. 8a an improved sliding bearing
  • Fig. 9a to 9c slide bearing with a lubricant reservoir.
  • the sliding part of a sliding bearing which should absorb relative movements of two structural components, act by the friction of large forces, especially in the lateral direction. These forces must be safely transmitted to the adjacent component and derived.
  • the sliding part usually made of PTFE in conventional bearings, as safe as possible to a bearing component, for example. Tethered to a steel plate, so that the sliding member can pass the resulting by the relative movement of the other component friction forces to the bearing component.
  • the sliding member is usually in the bearing component, with which it is ver ⁇ bound to be, for example, in a steel plate, chambered. On the one hand, this means that the steel plate must first be processed, on the other hand, that the exact position of the slider is already determined before the use of the bearing.
  • a particular problem may arise from the fact that, in the case of particularly heavy loads, for example in the case of a clock sliding bearing, the securing of the position or the settlement behavior are not reliably ensured, and lifting of the sliding part from the bottom of the chamber can occur.
  • the slide bearing is loaded in this case very one-sided and the material can flow out of the chamber in the sequence formed in the gap between the ver ⁇ sliding bearing components. Of course, this condition is highly undesirable.
  • FIG. 1 shows a solution according to the invention in which this problem can be avoided.
  • a sliding part 1 made of UHMWPE is here connected to a steel plate 2, but not encased. Rather, the slider 1 is vulcanized to the steel plate 2 or adhered to the steel plate with a tensile and shear adhesion, which is greater than the respective outer bearing load.
  • the connecting layer between the sliding part 1 and the steel plate 2 is identified by the reference numeral 3.
  • FIG. 2 shows schematically how bonding of UHMWPE to an elastomer can be carried out by vulcanization.
  • a (mostly reinforced) elastomer component is provided for absorbing tilting moments.
  • the elastomer is connected to a sliding body, which allows a relative translational movement via a sliding surface.
  • the slider is chambered to create a secure connection in a steel part, which is arranged on the elastomer component and connected thereto.
  • a connection can also take place by vulcanizing the UHMWPE to an elastomer component.
  • This is shown schematically in FIG. 2.
  • a rubber layer 5 under which a body 6 made of UHMWPE is vulcanized is vulcanized. Due to the acting force and with suitable temperature settings, mixing of the materials of the rubber layer 5 and the body 6 takes place in a boundary region 7, which leads to a good connection of the two components to one another.
  • the result is a bearing component for a Gleit ⁇ tilting bearing, in which it was possible to dispense with a chambering of the sliding component 6.
  • FIG. 3 shows a further application of UHMWPE in a pot bearing 8.
  • the pot bearing 8 has a steel component 9 with a depression in its central region, similar to a pot.
  • An elastomeric body 10 is in the recess. orderly.
  • Above the elastomer body 10 is a steel cover 11, on which the gela ⁇ siege load can rest.
  • the steel cover 11 In the edge region of the depression, the steel cover 11 must have a certain distance from the side wall of the steel component 9 as play for movements of the steel cover 9 to absorb tilting moments by the elastomer 10.
  • a sealing ring 13 made of UHMWPE is produced in a section in the upper edge region of the elastomer body 10 used to prevent leakage of elastomeric material through the gap 12.
  • the sealing ring 13, as described above, in the elastomer composition 10, in particular in a designated groove in the adjoining the pot wall portion of the elastomeric material Le ⁇ sticks or vulcanized to the elastomer composition 10.
  • the UHMWPE is suitable as a sealing material, in particular because of its strength and its good sliding properties, since when a tilting moment is exerted on the steel cover 11, the cover 11 is displaced can come opposite to the elastomer core 10.
  • FIG. 4 shows a slide-tilt bearing 14 according to the prior art.
  • a reinforced elastomer 15 is provided.
  • a Stahlkom ⁇ component 16 is arranged with a chamber, which is connected to the elastomer body 15.
  • a sliding member 17, in the prior art usually made of PTFE, with lubricating pockets 18 for introducing a lubricant is arranged within the chamber.
  • a sliding member 17 in the prior art usually made of PTFE, with lubricating pockets 18 for introducing a lubricant is arranged.
  • On the sliding surface of the sliding member 17 supports a load.
  • a stainless steel plate 19 is a stainless steel plate 19 with the sliding surface of the sliding member 17 in contact.
  • the sliding member 17 In order to ensure a sufficient securing position of the sliding member 17 in the chambering, and due to the space required by the lubrication pockets, the sliding member 17 must have at least a minimum height.
  • a sliding body 17 made of UHMWPE with high adhesive strength is glued or vulcanized directly. Due to the presence of lubricating pockets 18 similar to those in FIG. 4, the sliding body 17 has approximately the same height as the sliding body 17 in FIG. 4. However, it was not possible to incorporate the sliding body 17 because of the selection of UHMWPE. An adequate securing of the position is achieved by the high tensile adhesion with a corresponding connection to the elastomer body 15 by gluing or scorching.
  • Fig. 6 shows a Kippgleitlager 21, as used for example in building construction.
  • a chambered body 23 made of UHMWPE.
  • a stainless steel plate 25 connected to a steel carrier 24 is in contact with the sliding surface of the sliding body 23.
  • the illustrated bearing can accommodate both linear displacements and tilting moments, which occur primarily around an axis perpendicular to the plane of the paper (see arrow) , While in conventional Kippgleitla ⁇ happy with elastomers gape may arise, wherein the material is squeezed out of the desired position, this is prevented when using UHMWPE.
  • the bearing 21 shown in section can be relatively narrow when using UHMWPE, ie with a narrow width B.
  • the width B of the slider 23 may be about 75 mm, while the length (perpendicular to the plane of the paper) may be much larger. Despite the small width B, the narrow bar 23 due to the Stability of the UHMWPE reliably absorb the tilting moments occurring in building construction.
  • FIG. 7 shows a further developed structural bearing 26. Similar to the pot bearing shown in FIG. 3, a central recess 27 is formed in a steel component 27. In this recess, an elastomer composition 28 is arranged. Above this there is a sliding body 29 made of UHMWPE with lubricating pockets 30. The sliding body 29 can absorb both translatory movements and also pass tilting movements to the elastomer mass 28. In this case, the sliding body 29 serves simultaneously as a sliding element with the outwardly directed sliding surface, as well as a lid for the recess and as a seal against leakage of the elastomer composition 28. In this way, a structural bearing is realized, wel ⁇ Ches can absorb higher tilting forces than conventional bearings ,
  • the lubrication pockets can of course optionally also be omitted.
  • FIGS. 8a and 8b show a further embodiment of a bearing according to the invention.
  • a sliding body 1 made of UHMWPE is chambered in a bearing component 2.
  • a sliding plate 19 is mounted on the slider 1.
  • the edge region of the slider 1 is um ⁇ closed by a narrow support ring 31 made of CFRP (carbon fiber reinforced plastic), which is equipped with high tensile strength.
  • CFRP carbon fiber reinforced plastic
  • the support ring is designed so that it is yielding in the axial direction against the effects of force from above or below, in the circumferential direction, however, is stiff.
  • a small gap remains free in the ground state shown in FIG. 8a.
  • FIG. 8b shows a situation in which a tilting of the sliding plate 19, for example by the action of a torque, occurs.
  • the support ring 31 prevents the material of the sliding body 1 from flowing out due to its rigidity in the circumferential direction.
  • a higher loading capacity of the bearing is possible, in particular a higher load capacity.
  • the CFRP support ring 31 does not damage this even when in contact with the sliding plate 19.
  • the slider 1 may be bonded to the bearing component 2 in order to achieve an even more secure hold.
  • the slider 1 is made in this example of UHMWPE. However, it can also be made of softer materials, such as PTFE.
  • FIGS. 9a to 9c show different possibilities of how the sliding bearing can be supplied with lubricant.
  • a ring made of UHMWPE as a sliding body 1 is chambered in a bearing component 2.
  • the slider 1 may be bonded to contact surfaces with the bearing component 2.
  • On the slider 1 sits on a sliding plate 19.
  • the space 32 within the ring 1 can serve as a reservoir for lubricant.
  • a solid lubricant e.g. PTFE, a silicone grease in pasty form, a lubricant in liquid form or a combination thereof can be used.
  • FIG. 9b shows a similar configuration to FIG. 9a with a sliding body 1 chambered in a bearing component 2 and a sliding plate 19 resting on the sliding body 1.
  • no continuous bore is provided in the sliding body 1 as a lubricant reservoir.
  • a central, cup-shaped recess 33 in the upper, adjoining the sliding plate 19 part of the slider 1 is formed, which can be filled with lubricant mass.
  • the Aus collirungsform according to FIG. 9c differs from the embodiment according to FIG. 9b in that the sliding body is glued on its contact surface 34 with the bearing component 2 and not chambered.
  • a combination of both measures is just as conceivable as the use of a support ring 31, as described in connection with FIG. 8, as an additional measure to increase the load capacity.
  • the lubricant reservoir is closed by the sliding plate 19 upwards ver ⁇ , so that the sliding plate can be constantly supplied with lubricant.
  • UHMWPE can be used in many ways in bearings, especially in bridge construction, due to its advantageous material properties. Compared to the prior art, different arrangements and possible applications have been shown when using components made of UHMWPE.

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Abstract

Ein Lage (1) zum Einsatz im Bauwesen, insbesondere im Brückenbau, weist einen Gleitkörper (1) aus UHMWPE (<u

Description

Lager und Verwendung von UHMWPE in Lagern im Bauwesen
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lager zum Einsatz im Bauwesen, insbesondere im Brückenbau, Verfahren zur Herstellung einer Komponente eines Lagers zum Einsatz im Bauwesen, insbesondere im Brückenbau, sowie Verwendungen von UHMWPE (Ultra High Molecular Weight PoIy Ethylene) in Lagern im Bauwesen, insbesondere im Brückenbau und im Hochbau.
Lager im Bauwesen, und besonders im Brückenbau, sind in der Regel hohen Belastungen ausgesetzt. Bei Gleitlagern treten zusätzlich Reibungskräfte im Bereich der Gleitfläche des Lagers auf, die eine Abnutzung des Gleitelements bewirken können. Als Standardmaterial für das Gleitteil wird in herkömmlichen Lagern üblicherweise PTFE (PoIy Tetra Fluor E- thylene) eingesetzt. Um die Gleiteigenschaften zu verbessern können zusätzlich Schmierta¬ schen an der Gleitfläche vorgesehen sein.
Allerdings begrenzen die Materialeigenschaften insbesondere die maximale Flächenpres¬ sung bzw. die Tragfähigkeit, wodurch auch die Einsatzmöglichkeiten des Materials gewis¬ sen Grenzen unterliegen.
Als alternatives Material wurde daher für das Bauwesen UHMWPE (Ultra High Molecular Weight PoIy Ethylene) vorgeschlagen, welches verbesserte Materialeigenschaften aufweist, wie in der WO 2004/009908 Al gezeigt. Insbesondere ist sowohl die zulässige als auch die tatsächliche Tragfähigkeit des Materials etwa doppelt so hoch wie die von PTFE. Damit können höhere Kippmomente aufgenommen werden. Außerdem besitzt das UHMWPE her- vorragende Eigenschaften sowohl hinsichtlich Verschleiß, Gleiteigenschaften sowie mecha¬ nischer Beanspruchbarkeit.
Allerdings wurde der Einsatz von UHMWPE bisher darauf beschränkt, Gleitelemente aus PTFE zu ersetzen, um die Lebensdauer des Gleitteils zu erhöhen. Die übrigen vorteilhaften Materialeigenschaften des UHMWPE wurden dagegen bisher konstruktiv nur in geringem Maße umgesetzt.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Lager bereitzustellen, bzw. durch die Verwendung von UHMWPE so zu verbessern, dass die Lager sicherer, zuverlässiger, bei höheren Belastungen und dauerhafter einsetzbar sind.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Lager gemäß Anspruch 1 oder 10, ein Verfahren zur Herstellung einer Komponente eines Lagers gemäß Anspruch 18,20, 22 oder 23, und die Verwendungen von UHMWPE gemäß den Ansprüchen 26, 27, 30 und 35.
Ein Lager zum Einsatz im Bauwesen, insbesondere im Brückenbau, weist einen Gleitkörper umfassend UHMWPE (Ultra High Molecular Weight PolyEthylene) auf, mit einer Zug- und Schubhaftung, die größer als die jeweilige äußere Lagerbelastung ist, mit einer Lager¬ komponente verbunden ist.
Eine derartige gute Haftung erlaubt es, auf die normalerweise notwendige Kammerung des Gleitelements zu verzichten. Folglich ist auch eine Mindesthöhe, die das Gleitelement bei einer sicheren Kammerung einhalten muss, nicht mehr erforderlich. Vielmehr können sogar Folien aus UHMWPE mit der Lagerkomponente verbunden werden.
Vorgaben für die Beanspruchbarkeit von Brückenlagern sind zum Beispiel in der DIN Norm EN 1337/ Teil 2, z.B. im Hinblick auf die Beanspruchbarkeit, insbesondere die Flä¬ chenpressung, den Gleitweg und/ oder die Gleitgeschwindigkeit, gegeben. Insbesondere die Flächenpressung bis zu einem mehrfachen des maximalen Normwerts nach o.g. Norm, das Gleit- und Kälteverhalten sorgen für die gute Eignung von UHMWPE als Lagerwerkstoff. Zudem kann ein Gleitkörper aus UHMWPE sowohl Gleitbewegungen als auch Kippbewe¬ gungen ohne Entkopplung dieser Freiheitsgrade aufnehmen.
Der Gleitkörper aus UHMWPE (Ultra High Molecular Weight PolyEthylene) kann mit der Lagerkomponente mittels eines Klebers verbunden sein. Der Gleitkörper aus UHMWPE (Ultra High Molecular Weight PolyEthylene) ist insbeson¬ dere an der Oberfläche ohne mechanische und/oder chemische Vorbehandlung der Oberflä¬ che befestigbar. Eine einfache Reinigung von Fettrückständen ist ausreichend. Eine Verän¬ derung, beispielsweise Aufrauen der Oberfläche, ist hingegen nicht erforderlich.
Das Lager kann alternativ eine aus einem Elastomer gebildete Komponente aufweisen, und der Gleitkörper aus UHMWPE (Ultra High Molecular Weight PolyEthylene) kann an die Komponente anvulkanisiert sein.
Die aus dem Elastomer gebildete Komponente ist insbesondere mit dem Gleitkörper aus UHMWPE (Ultra High Molecular Weight PolyEthylene) zu einem Verbundwerkstoff ver¬ bunden.
hi einer weiteren Ausfuhrungsform des Lagers ist der Gleitkörper durch Einlagerung von Teilchen aus UHMWPE (Ultra High Molecular Weight PolyEthylene) in ein Elastomer ge¬ bildet. Dies bedeutet, dass der Gleitkörper im Prinzip aus einer Elastomerbahn besteht, in der UHMWPE Teilchen in einer mehr oder weniger großen Konzentration vorkommen, um die Gleiteigenschaften des Gleitlagers zu gewährleisten. Durch diese Maßnahme wird eine besonders feste Verbindung zwischen dem Elastomer und dem UHMWPE erzielt. Es han¬ delt sich bei diesem Gleitkörper um einen Mischkörper.
Der Gleitkörper aus UHMWPE (Ultra High Molecular Weight PolyEthylene) ist bevorzugt an einer im wesentlichen ebenen Oberfläche der Lagerkomponente befestigt. Dies bedeutet, dass keine Stufen oder Vertiefungen notwendig sind, die über die Wirkung des Klebers bzw. der Vulkanisierung hinaus den Gleitkörper mechanisch festhalten. Auf eine Kammerung des Gleitkörpers kann in diesem Fall wegen der guten Haftung verzichtet werden.
Der Gleitkörper aus UHMWPE (Ultra High Molecular Weight PolyEthylene) kann als dünne Folie ausgebildet sein. Dieser Vorteil resultiert in erster Linie daraus, dass auf eine Einkammerung des Gleitteils durch die direkte Befestigung auf der ebenen Oberfläche einer Lagerkomponente verzichtet werden kann. Zum anderen sind die Materialeigenschaften von UHMWPE so günstig, dass bereits eine dünne Folie den mechanischen Belastungen gerecht werden kann.
Der Gleitkörper aus UHMWPE (Ultra High Molecular Weight PolyEthylene) kann auch in einer Kammerung der Lagerkomponente befestigt sein.
Ein anderes Lager zum Einsatz im Bauwesen weist einen Gleitkörper, insbesondere aus UHMWPE (Ultra High Molecular Weight PolyEthylene), und eine Lagerkomponente auf, in die der Gleitkörper gekammert ist, wobei der Gleitkörper wenigstens zum Teil seitlich von einer Stützvorrichtung umfasst wird, die das Material des Gleitkörpers von einem Aus¬ fließen in einen durch die Lagerkomponente und eine Gleitplatte gebildeten Gleitspalt zu¬ rückhält. Die Stützvorrichtung kann beispielsweise aus Teflon, (PTFE), jedoch auch aus anderen Materialien, wie z.B. kohlefaserverstärktem Kunststoff oder kevlarfaserverstärkten Kunstharzen, bestehen. Wegen der nur geringen möglichen Kontaktfläche mit einer Gleit¬ fläche muss sie keine besonders gute Reibung besitzen. Allerdings darf sie die darüber lie¬ gende Gleitplatte auch bei Kontakt mit dieser nicht beschädigen, d.h. die Stützvorrichtung muss in axialer Richtung in einem bestimmten Maß nachgiebig sein. Durch den Einsatz der Stützeinrichtung wird also ein Fließen des Gleitkörpermaterials in den Spalt weitgehend verhindert.
Die Stützvorrichtung ist bevorzugt als Stützring ausgebildet. Dieser liegt an der Seitenwand des Gleitkörpers an, um das Material des Gleitkörpers gegen ein Fließen nach außen unter Belastung von oben zu schützen.
Die Stützvorrichtung wird insbesondere so ausgebildet sein, dass sie in Umfangsrichtung hohe Zugkräfte aufnehmen kann.
Die Stützvorrichtung ist außerdem vorzugsweise so ausgebildet, dass bei einem Kontakt der Stützvorrichtung mit der Gleitplatte keine Beschädigungen des Lagers auftreten.
Der Gleitkörper kann an seiner Oberfläche Taschen zur Aufnahme von Schmierstoff auf¬ weisen. Der Gleitkörper kann auch eine im wesentlichen zentrale Bohrung zur Aufnahme eines Schmierstoffs aufweisen.
Alternativ kann der Gleitkörper an einer Oberfläche eine im wesentlichen zentral angeord¬ nete Ausnehmung zur Aufnahme eines Schmierstoffs aufweisen.
Der Schmierstoff kann bevorzugt bei der Herstellung des Gleitkörpers und/oder nachträg¬ lich wenigstens in einen gleitflächennahen Bereich des Gleitkörpers mikroskopisch fein verteilt eingebracht werden.
m einem Verfahren zur Herstellung einer Komponente eines Lagers zum Einsatz im Bau¬ wesen, insbesondere im Brückenbau, werden ein Gleitkörper aus UHMWPE (Ultra High Molecular Weight PolyEthylene) und eine Komponente aus einem Elastomer aufeinander gepresst, und dabei wird er Gleitkörper an das Elastomer anvulkanisiert, um mit dem E- lastomer einen Verbund zu bilden.
Auf diese Weise kann eine sichere Verbindung hergestellt werden. Speziell für Gleitkippla¬ ger, die regelmäßig Kippmomente durch ein Elastomer aufnehmen, und für translatorische Relativbewegungen einen Gleitkörper benötigen, eignet sich der Verbundwerkstoff. Die Verbindung ist fest und sicher. Auf eine Kammerung des Gleitkörpers in einem Zwischen¬ teil, z.B. aus Stahl, kann in der Regel verzichtet werden.
Dabei kann als Gleitkörper ein Verbundkörper aus UHMWPE (Ultra High Molecular Weight PolyEthylene) mit wenigstens einer Gummischicht und wenigstens einem Stahl¬ blech verwendet werden.
Ein anderes Verfahren zur Herstellung einer Komponente eines Lagers zum Einsatz im Bauwesen, insbesondere im Brückenbau, umfasst die Schritte: Einlagerung von Teilchen aus UHMWPE (Ultra High Molecular Weight PolyEthylene) in ein Elastomer, und Vulka¬ nisieren des Elastomers. Insbesondere werden in dem zuletzt genannten Verfahren die Teilchen aus UHMWPE (Ult¬ ra High Molecular Weight PolyEthylene) vor dem Vulkanisieren in ein Elastomer einge¬ mischt. Auf diese Weise entsteht ein Stoffgemisch, welches durch das Vulkanisieren zu einem Gleitkörper mit in der Regel gleichmäßig verteiltem UHMWPE-Anteil entsteht. Die Konzentrationsverteilung in der Elastomerbahn ist also relativ konstant.
Alternativ werden die Teilchen aus UHMWPE (Ultra High Molecular Weight PolyEthyle¬ ne) in eine äußere angelöste Schicht eines Rohelastomers eindrückt oder eingerührt. Mit diesem Verfahren kann eine nach innen hin abnehmende Konzentration des UHMWPE in der Elastomerbahn erreicht werden. Durch das anschließende Vulkanisieren wird der Zu¬ stand fixiert, d. h. auch nach dem Vulkanisieren verbleibt mehr UHMWPE an der Gleitober¬ fläche als im Inneren des Körpers, so dass an der Oberfläche eine Gleitschicht entstehen kann.
In einem anderen Verfahren zur Herstellung einer Komponente eines Lagers zum Einsatz im Bauwesen, insbesondere im Brückenbau, werden ein Gleitkörper aus UHMWPE (Ultra High Molecular Weight PolyEthylene) und eine Komponente aus einem Elastomer unter Zwischenlagerung eines Klebers aufeinander gepresst, so dass der Gleitkörper mit dem E- lastomer verklebt wird, um mit dem Elastomer einen Verbund zu bilden.
Als Gleitkörper kann insbesondere ein Verbundkörper aus UHMWPE (Ultra High Molecu¬ lar Weight PolyEthylene) und wenigstens einer Gummischicht und wenigstens einem Stahl¬ blech verwendet werden.
In einem kombinierten Verfahren zur Herstellung einer Komponente eines Lagers zum Ein¬ satz im Bauwesen, insbesondere im Brückenbau, werden ein Gleitkörper aus UHMWPE (Ultra High Molecular Weight PolyEthylene) und eine Komponente aus einem Elastomer aufeinander gepresst werden, und dabei der Gleitkörper an das Elastomer anvulkanisiert wird, um mit dem Elastomer einen Verbund zu bilden. Ferner wird eine weitere Kompo¬ nente, insbesondere aus einem anderen Werkstoff, mit dem Gleitkörper und/oder mit dem Elastomer verklebt. Ein weiteres Verfahren zur Herstellung einer Komponente eines Lagers zum Einsatz im Bauwesen, insbesondere im Brückenbau, umfasst die Schritte: Einlagerung von Teilchen aus UHMWPE (Ultra High Molecular Weight PolyEthylene) in ein Elastomer, und Vulka¬ nisieren des Elastomers.
Insbesondere werden die Teilchen aus UHMWPE (Ultra High Molecular Weight PolyE¬ thylene) vor dem Vulkanisieren in ein Elastomer eingemischt.
Die Teilchen aus UHMWPE (Ultra High Molecular Weight PolyEthylene) werden bevor¬ zugt in eine äußere Schicht eines Rohelastomers eingedrückt oder einmischt.
Die Aufgabe wird auch gelöst durch eine Verwendung von UHMWPE (Ultra High Mole¬ cular Weight PolyEthylene) in Lagern im Bauwesen, insbesondere im Brückenbau, wobei das UHMWPE (Ultra High Molecular Weight PolyEthylene) als Gleitteil ausgebildet ist, welches gleichzeitig die Funktion einer Dichtung und eines Deckels in einem Topflager aufweist Mit Hilfe von Topflagern können insbesondere auch Drehbewegungen abgetragen werden.
Ohne Abdichtung kann es in Topflagern bei Belastungen zum Ausfließen von Elastomer¬ masse durch einen Spalt zwischen Topfwand und Auflageplatte kommen. Ein Abdichten mit einem Dichtring aus UHMWPE erweist sich wegen der Festigkeit und der guten Gleit¬ eigenschaften des UHMWPE als besonders günstig.
Bei einer weiteren Verwendung von UHMWPE (Ultra High Molecular Weight PolyEthy¬ lene) in Lagern im Bauwesen, insbesondere im Brückenbau, ist eine Dichtung aus UHMW- PE (Ultra High Molecular Weight PolyEthylene) in einem Topflager eingesetzt.
Die Dichtung kann mit einer im wesentlichen aus einem Elastomer bestehenden ersten Komponente des Lagers mittels eines Klebers verbunden sein. Die Dichtung aus UHMWPE (Ultra High Molecular Weight PolyEthylene) kann insbeson¬ dere an eine aus einem Elastomer bestehende erste Komponente des Topflagers anvulkani¬ siert sein.
Eine weitere erfindungsgemäße Verwendung von UHMWPE (Ultra High Molecular Weight PolyEthylene) liegt bei Lagern im Bauwesen, insbesondere im Hochbau. Das Gleitteil eines Gleitlagers besteht im wesentlichen aus UHMWPE (Ultra High Molecular Weight PolyE¬ thylene), und das Gleitteil ist durch seine Dimensionierung derart verformbar, dass es Ver¬ drehungen aufnehmen kann. Die Verdrehungen können beispielsweise durch von oben un¬ gleichmäßig bzw. einseitig auf die Oberfläche des Gleitteils einwirkende Kräfte entstehen.
Bevorzugt verbleibt auch bei maximaler Verdrehung im Gebrauchszustand ein Gleitspalt von mindestens 1 mm. Anders ausgedrückt kommt die Gleitplatte auch bei starken auf sie einwirkenden Drehmomenten der Lagerkomponente nicht näher als 1 mm. Dreht sich die Gleitplatte um eine Querachse, so verbleibt sie zudem dennoch in einem Zustand, in dem sie vollflächig auf dem Gleitteil aufliegt. Durch die Verformbarkeit des UHMWPE wird ein kleiner Teil des Materials in den Gleitspalt gequetscht, wodurch ein Klaffen verhindert wird.
Auch bei maximaler Verdrehung im Gebrauchszustand verbleibt insbesondere ein Gleitspalt von mindestens 1 mm und kein Klaffen tritt auf.
Das Gleitteil kann in eine Lagerkomponente gekammert sein.
Die Lagerkomponente besteht bevorzugt im wesentlichen aus Stahl.
Das Gleitteil kann als Abhebesicherung an der Lagerkomponente mittels eines Klebers be¬ festigt oder an die Lagerkomponente anvulkanisiert sein. Eine weitere erfindungsgemäße Verwendung von UHMWPE führt zur Bereitstellung eines verbesserten Lagers im Bauwesen, insbesondere im Hochbau. Das Gleitteil eines Verfor¬ mungsgleitlagers besteht dabei aus UHMWPE (Ultra High Molecular Weight PolyEthyle- ne), wobei das Gleitteil an einer ersten im wesentlichen aus einem Elastomer bestehenden Komponente des Lagers anvulkanisiert oder mit ihr verklebt ist.
Insbesondere besteht das Gleitteil aus UHMWPE (Ultra High Molecular Weight PolyEthy- lene) besteht, und ist in einer durch eine zweite Komponente gebildeten Kammer angeord¬ net derart, dass es die Kammer verschließt, um ein Austreten der ersten Komponente aus der Kammer zu verhindern.
Weitere Merkmale und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus der nach¬ folgenden Beschreibung spezieller Ausfuhrungsbeispiele anhand der Figuren. Es zeigen:
Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Lager zum Einsatz im Bauwesen;
Fig. 2 ein schematisches Verfahren zur Herstellung einer Lagerkomponente;
Fig. 3 eine Topflagerdichtung aus UHMWPE;
Fig. 4 ein herkömmliches Gleitkipplager mit Schmiertaschen im Gleitteil;
Fig. 5 ein erfindungsgemäßes Gleitkipplager mit Schmiertaschen im Gleitteil;
Fig. 6 ein Gleitkipplager für den Hochbau;
Fig. 7 ein verbessertes Gleitkipplager für den Hochbau;
Fig. 8a ein verbessertes Gleitlager;
Fig. 8b das Lager aus Fig. 8a unter Einwirkung eines Drehmoments; und
Fig. 9a bis 9c Gleitlager mit einem Schmierstoffreservoir.
Auf das Gleitteil eines Gleitlagers, das relative Bewegungen zweier Bauwerkskomponenten aufnehmen soll, wirken durch die Reibung große Kräfte insbesondere in seitlicher Richtung. Diese Kräfte müssen sicher auf die benachbarte Komponente übertragen und abgeleitet werden. Dazu muss das Gleitteil, in herkömmlichen Lagern meist aus PTFE bestehend, möglichst sicher an eine Lagerkomponente, bspw. an eine Stahlplatte, angebunden werden, so dass das Gleitteil die durch die Relativbewegung der anderen Komponente entstehenden Reibungskräfte an die Lagerkomponente weitergeben kann. Zu diesem Zweck wird das Gleitteil in der Regel in der Lagerkomponente, mit der sie ver¬ bunden sein soll, beispielsweise in einer Stahlplatte, eingekammert. Dies bedeutet einerseits, dass die Stahlplatte vorher bearbeitet werden muss, andererseits, dass die genaue Position des Gleitkörpers bereits vor dem Einsatz des Lagers festgelegt ist.
Ein besonderes Problem kann sich jedoch dadurch ergeben, dass bei besonders starken Be¬ lastungen, bspw. bei einem Taktschiebelager, die Lagesicherung bzw. das Setzungsverhal¬ ten nicht zuverlässig gewährleistet sind, und ein Abheben des Gleitteils vom Boden der Kammerung auftreten kann. Das Gleitlager ist in diesem Fall sehr einseitig belastet und das Material kann in der Folge aus der Kammer heraus in den zwischen den zueinander ver¬ schiebbaren Lagerkomponenten gebildeten Spalt abfließen. Dieser Zustand ist natürlich höchst unerwünscht.
In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Lösung gezeigt, bei der dieses Problem vermieden wer¬ den kann. Ein Gleitteil 1 aus UHMWPE ist hier an eine Stahlplatte 2 angebunden, jedoch nicht eingekammert. Vielmehr ist das Gleitteil 1 an die Stahlplatte 2 anvulkanisiert oder mit einer Zug- und Schubhaftung, die größer als die jeweilige äußere Lagerbelastung ist, an die Stahlplatte angeklebt. Die Verbindungsschicht zwischen Gleitteil 1 und Stahlplatte 2 ist mit dem Bezugszeichen 3 gekennzeichnet.
Beim Verkleben von PTFE, das im Stand der Technik vorwiegend eingesetzt wird, wurden bei anderen Befestigungsmethoden als dem Einkammern keine besonders hohen Zughaftun¬ gen erreicht. Eine Einkammerung war also stets notwendig. UHMWPE kann jedoch mit den erforderlichen Zughaftungen anvulkanisiert oder angeklebt werden, so dass eine zuverlässi¬ ge Lagesicherung erreicht und ein Abheben des Gleitteils 1 von der Stahlplatte 2 auch bei hohen einseitigen Belastungen verhindert wird.
Auf eine besondere mechanische oder chemische Vorbehandlung der Stahlplatte 2 kann dabei weitestgehend verzichtet werden. Ein weiterer Vorteil der genannten Anbindungsmöglichkeiten liegt darin, dass im vorlie¬ genden Fall nicht mehr unbedingt mit massiven Gleitkörpern 1 mit großer Dicke gearbeitet werden muss, wie dies bei einer Kammerung erforderlich ist, sondern dass sogar dünne UHMWPE-Folien verwendet werden können. Im Ergebnis werden Herstellungsaufwand und Kosten des Lagers gesenkt, während die Sicherheit, insbesondere die Lagesicherung des Gleitkörpers 1, verbessert wird.
In Fig. 2 ist schematisch gezeigt, wie eine Anbindung von UHMWPE an ein Elastomer durch Anvulkanisieren durchgeführt werden kann.
In Gleitkipplagern ist eine (meist bewehrte) Elastomerkomponente zur Aufnahme von Kippmomenten vorgesehen. Zur Aufnahme gegenseitiger lateraler Verschiebungen der Bauwerkskomponenten ist das Elastomer mit einem Gleitkörper verbunden, der über eine Gleitfläche eine relative Translationsbewegung zulässt.
Üblicherweise wird der Gleitkörper zur Schaffung einer sicheren Anbindung in einem Stahlteil eingekammert, welches auf der Elastomerkomponente angeordnet und mit dieser verbunden wird.
Erfindungsgemäß kann allerdings eine Anbindung auch durch Anvulkanisieren des UHMWPE an einer Elastomerkomponente stattfinden. Dies ist schematisch in Fig. 2 ge¬ zeigt. In einer HeizpPresse 4 wird eine Gummischicht 5, unter der ein Körper 6 aus UHMWPE angeordnet ist, vulkanisiert. Durch die einwirkende Kraft und bei geeigneten Temperatureinstellungen findet in einem Grenzbereich 7 eine Durchmischung der Materia¬ lien der Gummischicht 5 und des Körpers 6 statt, was zu einer guten Anbindung der beiden Komponenten aneinander führt. Ln Ergebnis entsteht eine Lagerkomponente für ein Gleit¬ kipplager, bei dem auf eine Kammerung der Gleitkomponente 6 verzichtet werden konnte.
In Fig. 3 ist eine weitere Anwendung von UHMWPE in einem Topflager 8 gezeigt.
Das Topflager 8 weist eine Komponente 9 aus Stahl mit einer Vertiefung in ihrem zentralen Bereich, ähnlich wie bei einem Topf, auf. In der Vertiefung ist ein Elastomerkörper 10 an- geordnet. Über dem Elastomerkörper 10 befindet sich ein Stahldeckel 11, auf dem die gela¬ gerte Last aufliegen kann.
Im Randbereich der Vertiefung muss der Stahldeckel 11 einen gewissen Abstand zur Sei¬ tenwand der Stahlkomponente 9 als Spiel für Bewegungen des Stahldeckels 9 zur Aufnah¬ me von Kippmomenten durch das Elastomer 10 aufweisen. Ohne entsprechende Abdichtung des dadurch entstehenden freien Spalts 12 kommt es allerdings bei Belastungen des Lagers zum Ausfließen von Elastomermasse aus dem Elastomerkörper 10 durch den Freiraum 12. Aus diesem Grund wird erfmdungs gemäß ein Dichtring 13 aus UHMWPE in einem Ab¬ schnitt im oberen Randbereich des Elastomerkörpers 10 eingesetzt, um ein Ausfließen von Elastomermaterial durch den Zwischenraum 12 zu verhindern. Vorzugsweise kann der Dichtring 13, wie vorher beschrieben, in die Elastomermasse 10, insbesondere in eine dafür vorgesehene Nut im an die Topfwand angrenzenden Bereich des Elastomermaterials, einge¬ klebt oder an die Elastomermasse 10 anvulkanisiert sein. Dadurch ergeben sich eine beson¬ ders stabile Fixierung und eine besonders gute Abdichtung der Elastomermasse 10. Das UHMWPE ist als Dichtungsmaterial insbesondere aufgrund seiner Festigkeit und seiner guten Gleiteigenschaften geeignet, da es bei der Ausübung eines Kippmoments auf den Stahldeckel 11 zu einer Verschiebung des Deckels 11 gegenüber dem Elastomerkern 10 kommen kann.
m Fig. 4 ist ein Gleitkipplager 14 gemäß dem Stand der Technik dargestellt. Zur Aufnahme von Kippmomenten ist ein bewehrtes Elastomer 15 vorgesehen. Darüber ist eine Stahlkom¬ ponente 16 mit einer Kammerung angeordnet, die mit dem Elastomerkörper 15 verbunden ist. Innerhalb der Kammerung ist ein Gleitteil 17, im Stand der Technik in der Regel aus PTFE, mit Schmiertaschen 18 zum Einbringen eines Schmiermittels angeordnet. Auf der Gleitfläche des Gleitteils 17 lagert eine Last. Zur Aufnahme von Transversalbewegungen dieser Last steht eine Edelstahlplatte 19 mit der Gleitfläche des Gleitteils 17 in Kontakt.
Um eine ausreichende Lagesicherung des Gleitteils 17 in der Kammerung zu gewährleisten, und aufgrund des Platzbedarfs durch die Schmiertaschen, muss das Gleitteil 17 wenigstens eine Mindesthöhe aufweisen. Der Aufbau eines erfindungsgemäßen Gleitkipplagers 20, wie in Fig. 5 gezeigt, ist dem ge¬ genüber einfacher. An dem Elastomerkörper 15 ist unmittelbar ein Gleitkörper 17 aus UHMWPE mit hoher Haftfestigkeit angeklebt bzw. anvulkanisiert. Aufgrund des Vorhan¬ denseins von Schmiertaschen 18 ähnlich denen in Fig. 4 weist der Gleitkörper 17 etwa die gleiche Höhe auf wie der Gleitkörper 17 in Figur 4. Allerdings konnte auf eine Einkamme- rung des Gleitkörpers 17 wegen der Auswahl von UHMWPE verzichtet werden. Eine aus¬ reichende Lagesicherung wird durch die hohe Zughaftung bei einer entsprechenden Anbin¬ dung an den Elastomerkörper 15 durch Kleben bzw. Anvulkanisieren erreicht.
Außerdem ergibt sich im Stand der Technik das zusätzliche Problem, dass ein relativ hoher Körper aus PTFE bei hohen auftretenden Flächenpressungen, insbesondere bei einseitigen Belastungen, ohne Kammerung zusammengequetscht werden und nach außen fließen wür¬ de. Eine direkte Verbindung mit UHMWPE dagegen besitzt eine Tragfähigkeit und eine Festigkeit, die etwa doppelt so hoch ist wie die von PTFE. Damit können relativ hohe Gleit¬ körper 17, wie sie etwa bei der Ausstattung mit Schmiertaschen 18 notwendigerweise aus¬ gebildet werden, direkt an den Elastomerkörper 12 angebunden werden, ohne dass bei höhe¬ ren Belastungen mit einem Ausfließen des Materials gerechnet werden müsste.
Fig. 6 zeigt ein Kippgleitlager 21, wie es beispielsweise im Hochbau zum Einsatz kommt. Innerhalb einer Stahlkomponente 22 befindet sich eingekammert ein Gleitkörper 23 aus UHMWPE. Ein mit einem Stahlträger 24 verbundenes Edelstahlblech 25 steht in Kontakt mit der Gleitfläche des Gleitkörpers 23. Das dargestellte Lager kann sowohl lineare Ver¬ schiebungen als auch Kippmomente, die in erster Linie um eine senkrecht zur Papierebene stehende Achse auftreten (vgl. Pfeil), aufnehmen. Während bei herkömmlichen Kippgleitla¬ gern mit Elastomeren ein Klaffen entstehen kann, wobei das Material aus der gewünschten Position herausgequetscht wird, wird dies beim Einsatz von UHMWPE verhindert. Das im Schnitt gezeigte Lager 21 kann beim Einsatz von UHMWPE relativ schmal, d.h. mit gerin¬ ger Breite B, ausgebildet sein. Dies liegt wiederum an der guten Tragfähigkeit von UHMWPE. Beispielsweise kann im vorliegenden Beispiel die Breite B des Gleitkörpers 23 ca. 75 mm betragen, während die Länge (senkrecht zur Papierebene) wesentlich größer ge¬ wählt werden kann. Trotz der geringen Breite B kann die schmale Leiste 23 aufgrund der Stabilität des UHMWPE die im Hochbau auftretenden Kippmomente zuverlässig aufneh¬ men.
hl Fig. 7 ist ein weiterentwickeltes Hochbaulager 26 gezeigt. Ähnlich wie beim in Figur 3 gezeigten Topflager ist in einer Stahlkomponente 27 eine zentrale Vertiefung ausgebildet. In dieser Vertiefung ist eine Elastomermasse 28 angeordnet. Darüber befindet sich ein Gleit¬ körper 29 aus UHMWPE mit Schmiertaschen 30. Der Gleitkörper 29 kann sowohl translato¬ rische Bewegungen aufnehmen, als auch Kippbewegungen an die Elastomermasse 28 wei¬ tergeben. Dabei dient der Gleitkörper 29 gleichzeitig als Gleitelement mit der nach außen gerichteten Gleitfläche, als auch als Deckel für die Vertiefung und als Dichtung gegen ein Ausfließen der Elastomermasse 28. Auf diese Weise wird ein Hochbaulager realisiert, wel¬ ches höhere Kippkräfte aufnehmen kann als herkömmliche Lager.
Oberhalb des Lagers ist eine Gleitplatte angeordnet. Die Schmiertaschen können selbstver¬ ständlich wahlweise auch weggelassen werden.
In den Fig. 8a und 8b ist eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform eines Lagers dargestellt. Ein Gleitkörper 1 aus UHMWPE ist in eine Lagerkomponente 2 gekammert. Auf dem Gleitkörper 1 ist eine Gleitplatte 19 gelagert. Der Randbereich des Gleitkörpers 1 wird von einem schmalen Stützring 31 aus CFK (kohlefaserverstärkter Kunststoff) um¬ schlossen, der mit hoher Zugfestigkeit ausgestattet ist. Insbesondere ist der Stützring so konzipiert, dass er in axialer Richtung nachgiebig gegenüber Krafteinwirkungen von oben bzw. unten ist, in Umfangsrichtung dagegen steif ist. Zwischen der Gleitplatte 19 und dem Stützring 31 bleibt im in der Fig. 8a gezeigten Grundzustand ein kleiner Spalt frei.
In Fig. 8b ist eine Situation gezeigt, in der eine Verkippung der Gleitplatte 19, beispielswei¬ se durch Einwirkung eines Drehmoments, auftritt. Durch seine Nachgiebigkeit in axialer Richtung kann der Stützring auf der rechts dargestellten Seite nach unten gestaucht werden und sogar mit der Gleitplatte in Kontakt treten, ohne dass ein Lagerschaden an Ring 31 und/ oder der Gleitplatte 19 auftreten können. Gleichzeitig verhindert der Stützring 31 durch sei¬ ne Steifigkeit in Umfangsrichtung ein Ausfließen des Materials des Gleitkörpers 1. Dadurch ist eine höhere Belastbarkeit des Lagers möglich, insbesondere eine höhere Tragfähigkeit. Der CFK-Stützring 31 beschädigt andererseits selbst bei Kontakt mit der Gleitplatte 19 die¬ se nicht.
Zusätzlich kann der Gleitkörper 1 mit der Lagerkomponente 2 verklebt sein, um einen noch sichereren Halt zu erreichen.
Der Gleitkörper 1 ist in diesem Beispiel aus UHMWPE hergestellt. Er kann jedoch auch aus weicheren Materialien, beispielsweise aus PTFE, bestehen.
Die Fig. 9a bis 9c zeigen unterschiedliche Möglichkeiten, wie das Gleitlager mit Schmier¬ stoffversorgt werden kann.
hi der Ausführung in Fig. 9a ist ein Ring aus UHMWPE als Gleitkörper 1 in eine Lager¬ komponente 2 gekammert. Zusätzlich kann der Gleitkörper 1 an Kontaktflächen mit der Lagerkomponente 2 verklebt sein. Auf dem Gleitkörper 1 sitzt eine Gleitplatte 19 auf. Der Raum 32 innerhalb des Rings 1 kann als Reservoir für Schmierstoff dienen. Als Schmier¬ stoff kann dabei ein Festschmierstoff, z.B. PTFE, ein Silikonfett in pastöser Form, ein Schmierstoff in flüssiger Form oder eine Kombination daraus verwendet werden.
Fig. 9b zeigt eine ähnliche Konfiguration wie Fig. 9a mit einem in eine Lagerkomponente 2 gekammerten Gleitkörper 1 und einer auf dem Gleitkörper 1 aufliegenden Gleitplatte 19. Allerdings ist in dieser Ausführungsform keine durchgehende Bohrung im Gleitkörper 1 als Schmierstoffreservoir vorgesehen. Vielmehr ist hier eine zentrale, topfartige Ausnehmung 33 im oberen, an die Gleitplatte 19 anschließenden Teil des Gleitkörpers 1 ausgebildet, die mit Schmierstoffmasse gefüllt werden kann.
Die Ausfülirungsform gemäß Fig. 9c unterscheidet sich von der Ausführungsform gemäß Fig. 9b dadurch, dass der Gleitkörper an seiner Kontaktfläche 34 mit der Lagerkomponente 2 verklebt und nicht gekammert ist. Eine Kombination beider Maßnahmen ist ebenso denk¬ bar wie der Einsatz eines Stützrings 31, wie im Zusammenhang mit der Fig. 8 beschrieben, als zusätzliche Maßnahme, um die Belastbarkeit zu erhöhen. In allen Fällen wird das Schmierstoffreservoir durch die Gleitplatte 19 nach oben hin ver¬ schlossen, so dass die Gleitplatte ständig mit Schmierstoff versorgt werden kann.
Die gezeigten Ausführungsbeispiele zeigen, dass UHMWPE aufgrund seiner vorteilhaften Materialeigenschaften in vielfacher Weise bei Lagern, besonders im Brückenbau, eingesetzt werden kann. Im Vergleich zum Stand der Technik wurden unterschiedliche Anordnungen und Einsatzmöglichkeiten beim Einsatz von Komponenten aus UHMWPE aufgezeigt.

Claims

Patentansprüche
1. Lager zum Einsatz im Bauwesen, insbesondere im Brückenbau, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass das Lager einen Gleitkörper (1) umfassend UHMWPE (Ultra High Molecular Weight PolyEthylene) aufweist, der mit einer Zug- und Schubhaftung, die größer als die jeweilige äußere Lagerbelastung ist, mit einer Lagerkomponente (2) verbunden ist.
2. Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleitkörper (1) aus UHMWPE (Ultra High Molecular Weight PolyEthylene) mit der Lagerkomponente (2) mittels eines Klebers verbunden ist.
3. Lager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleitkörper (1) und die Lagerkomponente (2) mittels des Klebers in mechanisch und/oder chemisch unvor- behandeltem Zustand der Kontaktfläche verklebt sind.
4. Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager eine aus einem Elastomer gebildete Komponente aufweist, und der Gleitkörper (1) aus UHMWPE (Ultra High Molecular Weight PolyEthylene) an die Komponente (2) anvulkanisiert ist.
5. Lager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die aus dem Elastomer ge¬ bildete Komponente mit dem Gleitkörper (1) aus UHMWPE (Ultra High Molecular Weight PolyEthylene) zu einem Verbundwerkstoff verbunden ist.
6. Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleitkörper (1) durch Einlagerung von Teilchen aus UHMWPE (Ultra High Molecular Weight PolyEthy¬ lene) in ein Elastomer gebildet ist.
7. Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleit¬ körper (1) aus UHMWPE (Ultra High Molecular Weight PolyEthylene) an einer im wesentlichen ebenen Oberfläche der Lagerkomponente (2) befestigt ist.
8. Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleit¬ körper (1) aus UHMWPE (Ultra High Molecular Weight PolyEthylene) als dünne Folie ausgebildet ist.
9. Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleit¬ körper (1) aus UHMWPE (Ultra High Molecular Weight PolyEthylene) in einer Kammerung der Lagerkomponente (2) befestigt ist.
10. Lager zum Einsatz im Bauwesen, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager einen Gleitkörper (1), insbesondere aus UHMWPE (Ultra High Molecular Weight Poly¬ Ethylene), und eine Lagerkomponente (2) aufweist, in die der Gleitkörper (1) ge- kammert ist, wobei der Gleitkörper wenigstens zum Teil seitlich von einer Stützvor¬ richtung (31) umfasst wird, die das Material des Gleitkörpers von einem Ausfließen in einen durch die Lagerkomponente (2) und eine Gleitplatte (19) gebildeten Gleit¬ spalt zurückhält.
11. Lager nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützvorrichtung als Stützring (31) ausgebildet ist.
12. Lager nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützvorrich¬ tung (31) so ausgebildet ist, dass sie in Umfangsrichtung hohe Zugkräfte aufnehmen kann.
13. Lager nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützvorrichtung (31) so ausgebildet ist, dass bei einem Kontakt der Stützvorrichtung (31) mit der Gleit¬ platte (19) keine Beschädigungen des Lagers auftreten.
14. Lager nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der
Gleitkörper (1) an seiner Oberfläche Taschen (18) zur Aufnahme von Schmierstoff aufweist.
15. Lager nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleitkörper (1) eine im wesentlichen zentrale Bohrung (32) zur Aufnahme eines Schmierstoffs aufweist.
16. Lager nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleitkörper (1) an einer Oberfläche eine im wesentlichen zentral angeord¬ nete Ausnehmung (33) zur Aufnahme eines Schmierstoffs aufweist.
17. Lager nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmierstoff bei der Herstellung des Gleitkörpers und/oder nachträglich wenigstens in einen gleitflächennahen Bereich des Gleitkörpers (1) mikroskopisch fein verteilt eingebracht ist.
18. Verfahren zur Herstellung einer Komponente eines Lagers zum Einsatz im Bauwe¬ sen, insbesondere im Brückenbau, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gleitkörper (6) aus UHMWPE (Ultra High Molecular Weight PolyEthylene) und eine Kompo¬ nente (5) aus einem Elastomer aufeinander gepresst werden, und dabei der Gleit¬ körper (6) an das Elastomer (5) anvulkanisiert wird, um mit dem Elastomer einen Verbund zu bilden.
19. Verfahren zur Herstellung einer Komponente eines Lagers nach Anspruch 18, da¬ durch gekennzeichnet, dass als Gleitkörper ein Verbundkörper aus UHMWPE (Ultra High Molecular Weight PolyEthylene) und wenigstens einer Gummischicht und wenigstens einem Stahlblech verwendet wird.
20. Verfahren zur Herstellung einer Komponente eines Lagers zum Einsatz im Bauwe¬ sen, insbesondere im Brückenbau, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gleitkörper (6) aus UHMWPE (Ultra High Molecular Weight PolyEthylene) und eine Kompo- nente (5) aus einem Elastomer unter Zwischenlagerung eines Klebers aufeinander gepresst werden, so dass der Gleitkörper (6) mit dem Elastomer (5) verklebt wird, um mit dem Elastomer einen Verbund zu bilden.
21. Verfahren zur Herstellung einer Komponente eines Lagers nach Anspruch 20, da¬ durch gekennzeichnet, dass als Gleitkörper ein Verbundkörper aus UHMWPE (Ultra High Molecular Weight PolyEthylene) und wenigstens einer Gummischicht und wenigstens einem Stahlblech verwendet wird.
22. Verfahren zur Herstellung einer Komponente eines Lagers zum Einsatz im Bauwe¬ sen, insbesondere im Brückenbau, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gleitkörper (6) aus UHMWPE (Ultra High Molecular Weight PolyEthylene) und eine Kompo¬ nente (5) aus einem Elastomer aufeinander gepresst werden, und dabei der Gleit¬ körper (6) an das Elastomer (5) anvulkanisiert wird, um mit dem Elastomer einen Verbund zu bilden.
23. Verfahren zur Herstellung einer Komponente eines Lagers zum Einsatz im Bauwe¬ sen, insbesondere im Brückenbau, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die Schritte umfasst:
Einlagerung von Teilchen aus UHMWPE (Ultra High Molecular Weight PolyEthy¬ lene) in ein Elastomer, und Vulkanisieren des Elastomers.
24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilchen aus UHMWPE (Ultra High Molecular Weight PolyEthylene) vor dem Vulkanisieren in ein Elastomer eingemischt werden.
25. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilchen aus UHMWPE (Ultra High Molecular Weight PolyEthylene) in eine äußere Schicht ei¬ nes Rohelastomers eingedrückt oder einmischt werden.
26. Verwendung von UHMWPE (Ultra High Molecular Weight PolyEthylene) in La¬ gern im Bauwesen, insbesondere im Brückenbau, dadurch gekennzeichnet, dass das UHMWPE (Ultra High Molecular Weight PolyEthylene) als Gleitteil ausgebil¬ det ist, welches gleichzeitig die Funktion einer Dichtung (13) und eines Deckels in einem Topflager (8) aufweist.
27. Verwendung von UHMWPE (Ultra High Molecular Weight PolyEthylene) in La¬ gern im Bauwesen, insbesondere im Brückenbau, dadurch gekennzeichnet, dass eine Dichtung (13) aus UHMWPE (Ultra High Molecular Weight PolyEthylene) in einem Topflager (8) eingesetzt ist.
28. Verwendung von UHMWPE (Ultra High Molecular Weight PolyEthylene) nach einem der Ansprüche 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (13) mit einer im wesentlichen aus einem Elastomer bestehenden ersten Komponente (10) des Lagers mittels eines Klebers verbunden ist.
29. Verwendung von UHMWPE (Ultra High Molecular Weight PolyEthylene) nach einem der Ansprüche 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (13) aus UHMWPE (Ultra High Molecular Weight PolyEthylene) an eine aus einem E- lastomer bestehende erste Komponente (10) des Topflagers anvulkanisiert ist.
30. Verwendung von UHMWPE (Ultra High Molecular Weight PolyEthylene) in La¬ gern (21) im Bauwesen, insbesondere im Hochbau, dadurch gekennzeichnet, dass das Gleitteil (23) eines Gleitlagers (21) aus UHMWPE (Ultra High Molecular Weight PolyEthylene) besteht, und das Gleitteil durch seine Dimensionierung derart verformbar ist, dass es Verdrehungen aufnehmen kann.
31. Verwendung von UHMWPE (Ultra High Molecular Weight PolyEthylene) in La¬ gern gemäß Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass auch bei maximaler Ver¬ drehung im Gebrauchszustand ein Gleitspalt von mindestens 1 mm verbleibt und kein Klaffen auftritt.
32. Verwendung von UHMWPE (Ultra High Molecular Weight PolyEthylene) in La¬ gern gemäß Anspruch 30 oder 31, dadurch gekennzeichnet, dass das Gleitteil (23) in eine Lagerkomponente (22) gekammert ist.
33. Verwendung von UHMWPE (Ultra High Molecular Weight PolyEthylene) in La¬ gern nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerkomponente (22) im wesentlichen aus Stahl besteht.
34. Verwendung von UHMWPE (Ultra High Molecular Weight PolyEthylene) in La¬ gern nach einem der Ansprüche 30 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass das Gleitteil (23) als Abhebesicherung an der Lagerkomponente (22) mittels eines Kle¬ bers befestigt oder an die Lagerkomponente anvulkanisiert ist.
35. Verwendung von UHMWPE (Ultra High Molecular Weight PolyEthylene) in La¬ gern (26) im Bauwesen, insbesondere im Hochbau, dadurch gekennzeichnet, dass das Gleitteil (29) eines Verformungsgleitlagers aus UHMWPE (Ultra High Molecu¬ lar Weight PolyEthylene) besteht, wobei das Gleitteil (29) an eine erste im wesentli¬ chen aus einem Elastomer bestehende Komponente (28) des Lagers anvulkanisiert oder mit ihr verklebt ist.
36. Verwendung von UHMWPE (Ultra High Molecular Weight PolyEthylene) in La¬ gern (26) im Bauwesen nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass das Gleitteil (29) aus UHMWPE (Ultra High Molecular Weight PolyEthylene) besteht, und in einer durch eine zweite Komponente (27) gebildeten Kammer angeordnet ist derart, dass es die Kammer verschließt, um ein Austreten der ersten Komponente aus der Kammer zu verhindern.
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