WO2009108972A1 - Schwellensohle für eine eisenbahnschwelle - Google Patents

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WO2009108972A1
WO2009108972A1 PCT/AT2009/000077 AT2009000077W WO2009108972A1 WO 2009108972 A1 WO2009108972 A1 WO 2009108972A1 AT 2009000077 W AT2009000077 W AT 2009000077W WO 2009108972 A1 WO2009108972 A1 WO 2009108972A1
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layer
elastic layer
elastic
sill
reaction mixture
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PCT/AT2009/000077
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English (en)
French (fr)
Inventor
Stefan Potocan
Martin Dietrich
Original Assignee
Getzner Werkstoffe Holding Gmbh
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Priority to US12/871,994 priority patent/US20100320281A1/en

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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
    • E01B19/00—Protection of permanent way against development of dust or against the effect of wind, sun, frost, or corrosion; Means to reduce development of noise
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
    • E01B1/00—Ballastway; Other means for supporting the sleepers or the track; Drainage of the ballastway
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
    • E01B3/00—Transverse or longitudinal sleepers; Other means resting directly on the ballastway for supporting rails
    • E01B3/46—Transverse or longitudinal sleepers; Other means resting directly on the ballastway for supporting rails made from different materials

Definitions

  • the present invention relates to a sleeper for a railway sleeper with at least a first elastic, preferably elastomeric, layer and at least a second elastic, preferably elastomeric, layer, wherein between the first elastic layer and the second elastic layer, a reinforcing layer is embedded.
  • the invention also relates to methods for producing a Schwellensohle and an arrangement of a railway sleeper and a Schwellensohle.
  • a sockliner is understood to mean, as is known per se, an elastic underlay which is arranged on the underside on railway sleepers and which, at the railroad tie, is e.g. is arranged by gluing.
  • the sill sole serves to reduce the structure-borne sound emissions of track systems.
  • a generic sill is e.g. shown in DE 43 15215 A1. There it is proposed to provide a reinforcing insert between two layers of elastomeric material and to arrange an additional nonwoven fabric layer between the elastomeric material and the ballast bed so that the sill sole only comes into contact with the ballast bed via the outer nonwoven fabric layer.
  • the subsequently published AT 505 180 A1 describes a covering material for direct connection to a concrete component, which comprises a layer of at least one polymer having a first surface for abutment and connection to the concrete component, this surface having a surface structuring.
  • the surface structuring is formed by at least approximately channel-like and / or pore-shaped recesses or at least approximately channel-like elevations.
  • the object of the invention is to propose an improvement in generic sleepers, which helps to avoid or at least alleviate the problems mentioned.
  • the second elastic layer forms an outer surface of the threshold sole and the reinforcing layer comprises fiber material.
  • the second elastic layer in particular at least on the side facing away from the railroad sleeper in operating position or opposite side, forms an outer surface of the sill, whereby the ballast on which the sleeper sole is placed in the operating position including railway sleeper , comes directly in contact with this elastic outer surface of the second layer of the sill sole.
  • the required lateral displacement resistance can be met without problems.
  • the fiber material of the reinforcing layer in turn prevents too deep penetration of the ballast or ground into the sill, so that premature destruction of the sill sole is prevented.
  • the fibers of the fiber material can no longer be pushed apart as easily as in the case of a fiber layer adhered from below to the outer surface of the sleeper sole, so that embedding a particularly high-tensile reinforcing layer is formed, which prevents a deep penetration of the railway ballast in the threshold sole particularly well.
  • the fiber material of the reinforcing layer has fiber threads, which in addition to the connection by the embedding between the first elastic layer and the second elastic layer at least one additional measure, preferably by knotting or weaving or gluing or welding, are connected to each other.
  • the fibrous material of the reinforcing layer comprises or consists of a knit or other knitwear in which the fiber threads are interwoven or looped together as an additional measure.
  • the fibrous material comprises or consists of a network in which the fiber filaments are linked or knotted together.
  • the fiber material of the reinforcing layer comprises or consists of at least one tissue, which favorably here additional measures such. B. gluing or welding the interwoven fiber threads are provided. In accordance with solid weaves but also the corresponding solid interweaving can be sufficient in itself.
  • the fiber material of the reinforcing layer can be made of various natural or artificial fibers, particularly preferred are glass fibers and / or carbon fibers and / or plastic fibers, preferably polypropylene or polyamide or polyethylene.
  • the reinforcing layer should not have too large a mesh size or any openings that are too large. It is favorable in this context if the reinforcing layer has openings which have an opening width of not more than 2 mm, preferably of not more than 1 mm.
  • first elastic layer and the second elastic layer have the same material or consist of the same material.
  • the second elastic layer can also be made of a different material than the first elastic layer.
  • both the first elastic layer and the second elastic layer are made of an elastomer. Foamed, preferably closed-pored, elastomers are preferred. This can z.
  • polyurethane or rubber elastomers In a foamed embodiment, these are known as polyurethane foams or sponge rubber.
  • the rubber materials or elastomers may be natural rubber but also artificial rubber products.
  • Elastomers in this context are understood to mean dimensionally stable but elastically deformable substances which deform during compression or tensile loading, but return to their original, undeformed shape upon subsequent relief.
  • the elastomers can be both plastics and natural products.
  • the materials of the first elastic layer and / or the second elastic layer have a density of at least 150 kg / m 3 and / or a porosity of at least 10%. A density of these materials in the range of 400 kg / m 3 to 900 kg / m 3 has proven to be particularly favorable.
  • the invention also relates to an arrangement of a railway sleeper and such a sleeper sole.
  • the sill sole is arranged at least at one, in operating position the underside facing the underside of the railway sleeper.
  • the sill sole is arranged at least at one, in operating position the underside facing the underside of the railway sleeper.
  • Schwellensohle also laterally to arrange the railroad tie, especially if the railroad tie is sunk deeper into the ballast bed and thus the gravel also comes laterally into contact with the railway sleeper.
  • the second layer of the threshold sole opposite outer surface of the Schwellensohle has a connecting layer with at least one solid material having between the solid material to the outside open spaces for receiving foreign material, preferably for receiving concrete of the railway sleeper, has.
  • This makes it possible to hang the threshold sole with the bonding layer on the not yet cured concrete or not yet cured other material of the railway sleeper, so that the concrete or other material can penetrate into the interstices of the tie layer, which is when hardening the railway sleeper to a cohesive or positive and therefore particularly strong connection between the threshold sole and railway sleeper comes.
  • the connecting layer is thus conveniently arranged on the side facing in the operating position of the railway sleeper side or surface of the Schwellensohle.
  • the solid material, between which the spaces for receiving the foreign material, ie in particular the concrete railroad tie, are arranged, may be in the form of strips, knobs and the like. Formed, which are conveniently projections provided that can be engaged behind the material of the railroad tie form-fitting ,
  • the solid material of the bonding layer has a spatially extended grid of filaments, wherein a thickness of the grid and / or a depth of the outwardly open spaces at least 3 times, preferably at least 10 times, the Thickness of one of the threads amounts.
  • the material of the railway sleeper penetrating into the interspaces can comprise all the threads in a material-locking or form-fitting manner, whereby a correspondingly firm connection is formed when the material hardens.
  • the threads of the grid can be arranged in a confused manner and / or partially connected to one another and / or protrude from the first elastic layer in the form of loops.
  • connection layer or the lattice preferably at least 20% or at least 40% of its thickness, is embedded in the first elastic layer.
  • a material or positive or material connection is also achieved between the connecting layer and the first layer.
  • a preferred method for producing a sleeper according to the invention provides that the reinforcing layer is placed on a pad and then a reaction mixture of a material of the first elastic layer and the second elastic layer, preferably from the side facing away from the pad and / or over the entire surface , is applied to the reinforcing layer and the reinforcing layer is then arranged by floating in the reaction mixture during the reaction of the reaction mixture between the first elastic layer and the second elastic layer.
  • the first elastic layer and the second elastic layer favorably consist of the same material.
  • the embedding of the reinforcing layer between these two layers takes place by the floating of the reinforcing layer in the reaction mixture before it has finally been converted or cured.
  • a bonding layer in the first elastic layer of the threshold sole for embedding a bonding layer in the first elastic layer of the threshold sole be provided that during the reaction of the reaction mixture, preferably in a foam phase or rising phase of the reaction mixture, the bonding layer, preferably from the side facing away from the pad, in the Reaction mixture, preferably at least 20% or at least 40% of the thickness of the bonding layer, is pressed.
  • the reinforcing layer is pressed in the direction of the substrate or the floating of the reinforcing layer is limited by pressing the connecting layer into the reaction mixture.
  • An alternative production method provides that initially the first elastic layer, optionally with a connecting layer arranged thereon, is produced as precursor and subsequently the reinforcing layer is applied to the first elastic layer and subsequently or simultaneously the second elastic layer, preferably as reaction mixture, is applied.
  • FIG. 1 is a side view of an inventive embodiment of a threshold sole
  • FIG. 2 is a plan view of a preferred embodiment of a reinforcing layer prior to its placement in the sill,
  • Fig. 3 is a side view of a railway sleeper with a erfindu ⁇ gsdorfen
  • connection layer 4 shows an example of a suitable connection layer
  • Fig. 5 is a schematic diagram of a preferred manufacturing method of a Schwellensohle and
  • Fig. 6 is a graph for explaining the foam phase.
  • the reinforcing layer 5 is arranged between the first elastic layer 3 and the second elastic layer 4 of the threshold sole 1.
  • the second elastic layer 4 forms the lower, ie in the operating position facing away from the railway sleeper or this opposite, outer surface 6 of the sill 1.
  • the sill sole 1 On the opposite thereto, so in operating position to the railway sleeper 2 facing side, the sill sole 1 the Connecting layer 7, which is embedded in the embodiment shown here in the first elastic layer 3.
  • the connecting layer 7 forms a spatially extended grid of threads 9. Between the threads 9, the intermediate spaces 8 are formed, into which the material of the railway sleeper can penetrate in the sense of a form-fitting, material-based or material-locking connection.
  • the connecting layer 7 is embedded to about 40% of its thickness 10 in the first elastic layer 3.
  • the thickness 22 of the first layer 3 is between 5 and 15 mm, preferably 5 to 6 or 10 to 15 mm.
  • the second elastic layer 4 can be made significantly thinner. Their thickness 23 is favorably between 0.2 and 4 mm.
  • the thickness of the reinforcing layer 5 sandwiched between the first elastic and second elastic layers is favorably between 1 to 2 mm.
  • the thickness 10 of the bonding layer is preferably between 5 and 15 mm.
  • the supernatant of the bonding layer 7 over the first layer 3 is preferably between 3 and 8 mm, more preferably between 4 and 5 mm.
  • the thickness of the bonding layer 7 is thus favorably 5 to 10 times the thickness of the reinforcing layer 5.
  • the first elastic layer 3 is usually thicker than the second elastic layer 4, desirably at least twice as thick.
  • Fig. 2 shows a preferred embodiment of the reinforcing layer 5 in the form of a net in a plan view.
  • the fiber threads 11 of this network are linked or knotted together at their crossing points 12, whereby a particularly good tensile strength is achieved.
  • the mesh width or the width of the openings 13 between the individual fiber threads 11 is favorably not more than 1 to 2 mm.
  • textile knitwear such. B. a knitted fabric can be used.
  • the particularly high tensile strength is achieved by the intermeshing stitches of the fiber threads 11.
  • braids may be used in which the fiber threads 11 are intertwined by an interlocking loops.
  • the points of intersection 12 of the individual fiber threads may optionally additionally be glued or welded together. It is even conceivable to use non-woven fabrics as reinforcing layers if their fibers are firmly connected to one another by welding, gluing, bonding or appropriate measures.
  • the fibers or fiber threads 11 of the reinforcing layer 5 are advantageously made of glass fibers and / or carbon fibers and / or a plastic, preferably polypropylene or polyamide or polyethylene, or have at least such materials.
  • Fig. 3 shows a side view of a railway sleeper 2, at the bottom of the sill sole 1 gem.
  • Fig. 1 is arranged.
  • the connecting layer 7 is embedded both in the material of the railway sleeper 2, as well as in the material of the sleeper sole 1, whereby a particularly strong connection is formed.
  • the arrangement thus formed railway sleeper 2 and sleeper sole 1 lies with the outer surface 6 of the second elastic layer 4 on the, here in the form of a ballast bed formed underground 14.
  • the railroad track which, as is known, is supported by the upper edge of the railway sleeper 2, is not shown here.
  • Fig. 4 shows a perspective view of the trained in the form of a 3-D grid connection layer 7 of the embodiment.
  • the grid of the connecting layer 7 consists of spatially ent together running threads 9 or cords, which preferably consist of a plastic, such as PP (polypropylene), PA (polyamide) or PE (polyethylene) and have a certain elasticity , Such gratings are used, for example, as drainage grid or geogrid and are also commercially available under these names.
  • Important is the spatial extent and the formation of gaps 8 in order to enable a positive or material connection with the Materia) of the railway sleeper 2 and with the first elastic layer 3.
  • FIG. 5 shows a preferred production method for a threshold sole 1 according to the invention.
  • a first step first the reinforcing layer 5, z. B. by rolling from a delivery roller 21, on a pad 15, preferably spread flat.
  • the pad 15 is preferably formed by a conveyor belt or the like, which further conveys the reinforcing layer 5 to the nozzle 17 and in this direction.
  • a reaction mixture 16 is applied to the reinforcing layer 5, preferably over the entire surface.
  • the reaction mixture 16 resting on the reinforcing layer 5 begins to react or continues its previously initiated reaction. During this reaction period, the reinforcing layer 5 increases in the reaction mixture 16.
  • the reaction also takes place conveniently, for. B. by foaming, and an increase in volume of the reaction mixture.
  • the indenting roller 19 For embedding the bonding layer 7, the indenting roller 19 is provided in the embodiment shown here. Via these, the connecting layer 7 is supplied and pressed into the not yet fully reacted reaction mixture 16, whereby the embedding of the bonding layer 7 takes place in the first elastic layer 3.
  • the penetration depth of the connecting layer 7 is set by way of the distances between the axis of rotation 20 of the indenting roller 19 and the lower surface of the indenting roller 19 with respect to the base 15.
  • the reaction of the reaction mixture is concluded, wherein the connecting layer 7 can also be used to prevent further floating of the reinforcing layer 5 in the reaction mixture or to press the reinforcing layer 5 in the direction of the base 15, so that the desired arrangement in the final product is achieved.
  • connection layer 7 shows a diagram in which the thickness D of the reaction mixture is plotted against the reaction time t.
  • the so-called foam phase 18 can be seen, in which a particularly strong volume increase but also viscosity change takes place in the reaction mixture the nozzle 17 and the impression roller 19 may be selected such that, depending on the reaction rate of the reaction mixture 16, the impression of the connection layer 7 takes place during the foam phase 18 or rise phase shown in FIG.

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Abstract

Schwellensohle (1) für eine Eisenbahnschwelle (2) mit zumindest einer ersten elastischen, vorzugsweise elastomeren, Schicht (3) und zumindest einer zweiten elastischen, vorzugsweise elastomeren, Schicht (4), wobei zwischen der ersten elastischen Schicht (3) und der zweiten elastischen Schicht (4) eine Verstärkungsschicht (5) eingebettet ist, wobei die zweite elastische Schicht (4) eine äußere Oberfläche (6) der Schwellensohle (1) bildet und die Verstärkungsschicht (5) Fasermaterial aufweist.

Description

Schwellensohle für eine Eisenbahnschwelle
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schwellensohle für eine Eisenbahnschwelle mit zumindest einer ersten elastischen, vorzugsweise elastomeren, Schicht und zumindest einer zweiten elastischen, vorzugsweise elastomeren, Schicht, wobei zwischen der ersten elastischen Schicht und der zweiten elastischen Schicht eine Verstärkungsschicht eingebettet ist. Darüber hinaus betrifft die Erfindung auch Verfahren zur Herstellung einer Schwellensohle sowie eine Anordnung aus einer Eisenbahnschwelle und einer Schwellensohle.
Unter einer Schwellensohle versteht man, wie an sich bekannt, eine unterseitig an Bahn- schwellen angeordnete bzw. anzuordnende elastische Unterlage, welche an der Eisenbahnschwelle z.B. durch Verkleben angeordnet ist. Die Schwellensohle dient dazu, die Körperschallemissionen von Gleisanlagen zu reduzieren.
Eine gattungsgemäße Schwellensohle ist z.B. in der DE 43 15215 A1 gezeigt. Dort wird vorgeschlagen, zwischen zwei Schichten aus elastomerem Werkstoff eine Verstärkungseinlage vorzusehen und zwischen dem elastomeren Werkstoff und dem Schotterbett eine zusätzliche Vliesstoffschicht anzuordnen, sodass die Schwellensohle nur über die äußere Vliesstoffschicht mit dem Schotterbett in Kontakt kommt.
Die nachveröffentlichte AT 505 180 A1 beschreibt ein Belagsmaterial zur direkten Anbindung an ein Betonbauteil, welches eine Schicht aus zumindest einem Polymer mit einer ersten Oberfläche zur Anlage und Verbindung mit dem Betonbauteil umfasst, wobei diese Oberfläche eine Oberflächenstrukturierung aufweist. Die Oberflächenstrukturierung ist durch zumindest annährend kanalartige und/oder porenförmige Ausnehmungen bzw. zu- mindest annährend kanalartige Erhebungen gebildet.
Aus der EP 1 445 378 A2 ist eine Bahnschwelle bekannt, auf deren Unterseite eine Kunststoffschicht angebracht ist. Zur Verbindung von Kunststoffschicht und Beton des Schwellenkörpers ist ein räumlich ausgedehntes Gitter aus Fäden sowohl in den Schwellenkörper als auch in die Kunststoffschicht eingebettet.
Es hat sich gezeigt, dass bei den gattungsgemäßen bisher bekannten Schwellensohlen ein Eindringen des Schotters in die Schwellensohle nur unzureichend verhindert wird. Was zu einer vorzeitigen Zerstörung der Schwellensohle führen kann. Darüber hinaus hat sich ge- zeigt, dass häufig Probleme mit einem zu geringen Querverschiebewiderstand der Schwellensohle auftreten. Aufgabe der Erfindung ist es, bei gattungsgemäßen Schwellensohlen eine Verbesserung vorzuschlagen, die dazu beiträgt, die genannten Probleme zu vermeiden oder zumindest zu lindern.
Dies wird erfindungsgemäß erreicht, indem die zweite elastische Schicht eine äußere O- berfläche der Schwellensohle bildet und die Verstärkungsschicht Fasermaterial aufweist.
Es ist somit vorgesehen, dass die zweite elastische Schicht, insbesondere zumindest auf der in Betriebsstellung von der Eisenbahnschwelle abgewandten bzw. dieser gegenüber- liegenden Seite, eine äußere Oberfläche der Schwellensohle bildet, wodurch der Schotter, auf den die Schwellensohle in Betriebsstellung samt Eisenbahnschwelle aufgelegt ist, direkt mit dieser elastischen äußeren Oberfläche der zweiten Schicht der Schwellensohle in Verbindung kommt. Hierdurch kann der geforderte Querverschiebewiderstand ohne Probleme eingehalten werden. Das Fasermaterial der Verstärkungsschicht verhindert wiederum ein zu tiefes Eindringen des Schotters oder Untergrundes in die Schwellensohle, sodass eine vorzeitige Zerstörung der Schwellensohle verhindert ist. Durch die Einbettung des Fasermaterials der Verstärkungsschicht zwischen der ersten elastischen Schicht und der zweiten elastischen Schicht können die Fasern des Fasermaterials nicht mehr so einfach wie bei einer von unten auf die äußere Oberfläche der Schwellensohle aufgeklebten Fa- serschicht auseinander geschoben werden, so dass durch das Einbetten eine besonders zugfeste Verstärkungsschicht ausgebildet wird, die ein tiefes Eindringen des Eisenbahnschotters in die Schwellensohle besonders gut verhindert.
Um die Zugfestigkeit der Verstärkungsschicht möglichst hoch auszubilden, damit auch scharfkantiger Bahnschotter die Verstärkungsschicht nicht durchdringen kann, ist es besonders günstig, dass das Fasermaterial der Verstärkungsschicht Faserfäden aufweist, welche zusätzlich zur Verbindung durch das Einbetten zwischen der ersten elastischen Schicht und der zweiten elastischen Schicht durch zumindest eine zusätzliche Maßnahme, vorzugsweise durch Verknoten oder Verweben oder Verkleben oder Verschweißen, miteinan- der verbunden sind.
Hierzu kann vorgesehen sein, dass das Fasermaterial der Verstärkungsschicht ein Gewirk oder eine anderweitige Maschenware aufweist oder daraus besteht, bei dem (der) als zusätzliche Maßnahme die Faserfäden miteinander verwoben bzw. verschlauft sind. Eine Alternative besteht darin, dass das Fasermaterial ein Netz aufweist oder daraus besteht, bei dem die Faserfäden miteinander verknüpft oder verknotet sind. Es ist aber auch möglich, dass das Fasermaterial der Verstärkungsschicht zumindest ein Gewebe aufweist oder daraus besteht, wobei günstigerweise auch hier zusätzliche Maßnahmen wie z. B. Verkleben oder Verschweißen der miteinander verwobenen Faserfäden vorgesehen sind. Bei entsprechend festen Webstoffen kann aber auch schon das entsprechend feste Verweben an sich ausreichen. Das Fasermaterial der Verstärkungsschicht kann aus verschiedenen natürlichen oder künstlichen Fasern hergestellt sein, besonders bevorzugt sind hierbei Glasfasern und/oder Kohlefasern und/oder Kunststofffasern, vorzugsweise Polypropylen oder Polyamid oder PoIy- ethylen.
Um den Eisenbahnschotter möglichst effektiv zurückhalten zu können, sollte die Verstärkungsschicht keine allzu große Maschenweite bzw. keine allzu großen Öffnungen aufweisen. Günstig ist in diesem Zusammenhang, wenn die Verstärkungsschicht Öffnungen aufweist, welche eine Öffnungsweite von maximal 2 mm, vorzugsweise von maximal 1 mm, aufweisen.
Bei einer, weiter unten gesondert erläuterten, besonders einfach herzustellenden, aber auch dauerhaft haltbaren Schwellensohle kann vorsehen sein, dass die erste elastische Schicht und die zweite elastische Schicht dasselbe Material aufweisen oder aus demselben Material bestehen. Dies ist aber nicht zwingend vorgesehen, natürlich kann die zweite e- lastische Schicht auch aus einem anderen Material bestehen als die erste elastische Schicht. Zweckmäßigerweise bestehen sowohl die erste elastische Schicht als auch die zweite elastische Schicht aus einem Elastomer. Bevorzugt sind dabei geschäumte, vorzugsweise geschlossenporige, Elastomere. Dies können z. B. Polyurethan oder Kautschu- kelastomere sein. In einer geschäumten Ausführungsform sind diese als Polyurethanschäume oder Moosgummi bekannt. Bei den Kautschukmaterialien bzw. Elastomeren kann es sich um natürlichen Kautschuk aber auch um künstliche Kautschukprodukte handeln. Unter Elastomeren werden in diesem Zusammenhang allgemein formfeste aber elastisch verformbare Stoffe verstanden, welche sich bei Druck- oder Zugbelastung verformen, aber bei anschließender Entlastung wieder in ihre ursprüngliche, unverformte Gestalt zurück finden. Bei den Elastomeren kann es sich sowohl um Kunststoffe als auch Naturprodukte handeln. Günstigerweise besitzen die Materialien der ersten elastischen Schicht und/oder der zweiten elastischen Schicht eine Dichte von zumindest 150 kg/m3 und/oder eine Porosität von zumindest 10%. Als besonders günstig hat sich eine Dichte dieser Materialien im Bereich von 400 kg/m3 bis 900 kg/m3 erwiesen.
Neben der Schwellensohle an sich betrifft die Erfindung auch eine Anordnung aus einer Eisenbahnschwelle und einer solchen Schwellensohle. Günstigerweise ist dabei die Schwellensohle zumindest an einer, in Betriebstellung dem Untergrund zugewandten Un- terseite der Eisenbahnschwelle angeordnet. Natürlich ist es aber auch möglich, die
Schwellensohle auch seitlich an der Eisenbahnschwelle anzuordnen, insbesondere dann, wenn die Eisenbahnschwelle tiefer in das Schotterbett versenkt wird und der Schotter somit auch seitlich mit der Eisenbahnschwelle in Kontakt tritt.
Zur Befestigung der Schwellensohle an der Eisenbahnschwelle können grundsätzlich verschiedene Maßnahmen ergriffen werden. Zum Beispiel ist ein Ankleben oder dergleichen denkbar. Eine besonders haltbare Verbindung ist aber besonders dann möglich, wenn die der zweiten Schicht der Schwellensohle gegenüberliegende äußere Oberfläche der Schwellensohle eine Verbindungsschicht mit zumindest einem Feststoffmaterial aufweist, welche zwischen dem Feststoffmaterial nach außen offene Zwischenräume zur Aufnahme von Fremdmaterial, vorzugsweise zur Aufnahme von Beton der Eisenbahnschwelle, aufweist. Hierdurch ist es möglich, die Schwellensohle mit der Verbindungsschicht auf den noch nicht ausgehärteten Beton oder ein noch nicht ausgehärtetes anderes Material der Eisenbahnschwelle aufzulegen, so dass der Beton oder das andere Material in die Zwischenräume der Verbindungsschicht eindringen kann, womit es beim Aushärten der Eisenbahnschwelle zu einer stoffschlüssigen bzw. formschlüssigen und damit besonders festen Verbindung zwischen Schwellensohle und Eisenbahnschwelle kommt. In diesem Sinne ist die Verbindungsschicht somit günstigerweise auf der in Betriebsstellung der Eisenbahnschwelle zugewandten Seite bzw. Oberfläche der Schwellensohle angeordnet.
Das Feststoffmaterial, zwischen dem die Zwischenräume zur Aufnahme des Fremdmaterials, also insbesondere des Betons der Eisenbahnschwelle, angeordnet sind, kann in Form von Leisten, Noppen und dgl. ausgeformt sein, wobei günstigerweise Vorsprünge vorgesehen sind, die vom Material der Eisenbahnschwelle formschlüssig hintergriffen werden können.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform sieht jedoch vor, dass das Feststoffmaterial der Verbindungsschicht ein räumlich ausgedehntes Gitter aus Fäden aufweist, wobei eine Dicke des Gitters und/oder eine Tiefe der nach außen offenen Zwischenräume zumindest das 3-fache, vorzugsweise zumindest das 10-fache, der Dicke eines der Fäden beträgt. Hierdurch kann das in die Zwischenräume eindringende Material der Eisenbahnschwelle alle Fäden stoffschlüssig bzw. formschlüssig umfassen, wodurch beim Aushärten des Mate- rials eine entsprechend feste Verbindung entsteht. Die Fäden des Gitters können dabei wirr angeordnet und/oder teilweise miteinander verbunden und/oder in Form von Schlaufen von der ersten elastischen Schicht abstehen. Um die Verbindungsschicht an der ersten elastischen Schicht der Schwellensohle zu befestigen, ist günstigerweise vorgesehen, dass die Verbindungsschicht bzw. das Gitter, vorzugsweise zu zumindest 20% oder zu zumin- dest 40% seiner Dicke, in die erste elastische Schicht eingebettet ist. Durch diese Einbettung wird auch zwischen der Verbindungsschicht und der ersten Schicht eine material- bzw. form- oder stoffschlüssige Verbindung erreicht.
Ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung einer Schwellensohle gemäß der Erfindung sieht vor, dass die Verstärkungsschicht auf eine Unterlage aufgelegt wird und anschließend ein Reaktionsgemisch eines Materials der ersten elastischen Schicht und der zweiten elastischen Schicht, vorzugsweise von der von der Unterlage abgewandten Seite aus und/oder vollflächig, auf die Verstärkungsschicht aufgebracht wird und die Verstärkungsschicht anschließend durch Aufschwimmen im Reaktionsgemisch während der Reaktion des Reaktionsgemisches zwischen der ersten elastischen Schicht und der zweiten elastischen Schicht angeordnet wird. Bei einer so hergestellten Schwellensohle besteht somit die erste elastische Schicht und die zweite elastische Schicht günstigerweise aus demselben Material. Die Einbettung der Verstärkungsschicht zwischen diesen beiden Schichten erfolgt durch das Aufschwimmen der Verstärkungsschicht im Reaktionsgemisch, bevor dieses endgültig umgewandelt bzw. ausgehärtet ist.
Bei diesem Verfahren kann zur Einbettung einer Verbindungsschicht in die erste elastische Schicht der Schwellensohle vorgesehen sein, dass während der Reaktion des Reaktions- gemisches, vorzugsweise in einer Schaumphase oder Steigphase des Reaktionsgemisches, die Verbindungsschicht, vorzugsweise von der von der Unterlage abgewandten Seite, in das Reaktionsgemisch, vorzugsweise zu zumindest 20% oder zu zumindest 40% der Dicke der Verbindungsschicht, eingedrückt wird. Dabei kann vorgesehen sein, dass durch das Eindrücken der Verbindungsschicht in das Reaktionsgemisch die Verstärkungsschicht in Richtung hin zur Unterlage gedrückt bzw. das Aufschwimmen der Verstärkungsschicht be- grenzt wird. Durch die letztgenannte Maßnahme kann verhindert werden, dass die Verstärkungsschicht im Reaktionsgemisch zu weit aufschwimmt
Ein alternatives Herstellungsverfahren sieht vor, dass zunächst die erste elastische Schicht, gegebenenfalls mit einer daran angeordneten Verbindungsschicht, als Vorprodukt herge- stellt wird und anschließend die Verstärkungsschicht auf die erste elastische Schicht aufgebracht wird und anschließend oder gleichzeitig die zweite elastische Schicht, vorzugsweise als Reaktionsgemisch, aufgebracht wird.
Weitere Einzelheiten und Merkmale bevorzugter Ausführungsvarianten der Erfindung ge- hen aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung hervor. Dabei zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht auf ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel einer Schwellensohle,
Fig. 2 eine Draufsicht auf eine bevorzugte Ausführungsform einer Verstärkungsschicht vor deren Anordnung in der Schwellensohle,
Fig. 3 eine Seitenansicht auf eine Eisenbahnschwelle mit einer erfinduήgsgemäßen
Schwellensohle,
Fig. 4 ein Beispiel für eine geeignete Verbindungsschicht,
Fig. 5 eine Prinzipskizze zu einem bevorzugten Herstellungsverfahren einer Schwellensohle und
Fig. 6 eine Grafik zur Erläuterung der Schaumphase.
In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel gem. Fig. 1 ist zwischen der ersten elastischen Schicht 3 und der zweiten elastischen Schicht 4 der Schwellensohle 1 die Verstärkungs- Schicht 5 angeordnet. Die zweite elastische Schicht 4 bildet dabei die untere, also in Betriebsstellung von der Eisenbahnschwelle abgewandte bzw. dieser gegenüberliegende, äußere Oberfläche 6 der Schwellensohle 1. Auf der dazu gegenüberliegenden, also in Betriebsstellung zur Eisenbahnschwelle 2 weisenden Seite weist die Schwellensohle 1 die Verbindungsschicht 7 auf, welche im hier gezeigten Ausführungsbeispiel in die erste elastische Schicht 3 eingebettet ist. Die Verbindungsschicht 7 bildet ein räumlich ausgedehntes Gitter aus Fäden 9 aus. Zwischen den Fäden 9 sind die Zwischenräume 8 ausgebildet, in die das Material der Eisenbahnschwelle im Sinne einer form-, material- oder stoffschlüs- sigen Verbindung eindringen kann. Zur Befestigung an der ersten Schicht 3 ist die Verbindungsschicht 7 zu ca. 40% ihrer Dicke 10 in die erste elastische Schicht 3 eingebettet. Alternativ wäre es zur Befestigung der Verbindungsschicht 7 z.B. aber auch möglich, auf der äußeren Oberfläche der ersten elastischen Schicht 3 eine relativ dicke Klebschicht aufzubringen, in welche die Verstärkungsschicht 5 eingebettet werden kann. In bevorzugten Ausgestaltungsformen beträgt die Dicke 22 der ersten Schicht 3 zwischen 5 und 15 mm, vorzugsweise 5 bis 6 oder 10 bis 15 mm. Die zweite elastische Schicht 4 kann deutlich dünner ausgeführt sein. Ihre Dicke 23 beträgt günstigerweise zwischen 0,2 und 4 mm. Die Dicke der zwischen der ersten elastischen und der zweiten elastischen Schicht eingebetteten Verstärkungsschicht 5 beträgt günstigerweise zwischen 1 bis 2 mm. Die Dicke 10 der Ver- bindungsschicht liegt bevorzugt zwischen 5 und 15 mm. Besonders bevorzugt ist eine Dicke von ca. 10 mm. Der Überstand der Verbindungsschicht 7 über die erste Schicht 3 beträgt bevorzugt zwischen 3 und 8 mm, besonders bevorzugt zwischen 4 und 5 mm. Die Dicke der Verbindungsschicht 7 beträgt somit günstigerweise das 5- bis 10- fache der Dicke der Verstärkungsschicht 5. Die erste elastische Schicht 3 ist in der Regel dicker als die zweite elastische Schicht 4, günstigerweise ist sie zumindest doppelt so dick.
Fig. 2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der Verstärkungsschicht 5 in Form eines Netzes in einer Draufsicht. Die Faserfäden 11 dieses Netzes sind an ihren Kreuzungspunkten 12 miteinander verknüpft oder verknotet, wodurch eine besonders gute Zugfestigkeit erreicht wird. Die Maεchenweite bzw. die Weite der Öffnungen 13 zwischen den einzelnen Faserfäden 11 beträgt günstigerweise nicht mehr als 1 bis 2 mm. Alternativ zu dem hier gezeigten Netz kann natürlich auch textile Maschenware wie z. B. ein Gewirk verwendet werden. Bei solchen Verstärkungsschichten 5 wird die besonders hohe Zugfestigkeit durch die ineinandergreifenden Maschen der Faserfäden 1 1 erreicht. Alternativ hierzu können natürlich auch Geflechte eingesetzt werden, bei denen die Faserfäden 11 durch ein Inein- anderschlingen miteinander verflochten sind. Bei allen genannten Ausführungsformen können die Kreuzungspunkte 12 der einzelnen Faserfäden gegebenenfalls zusätzlich miteinander verklebt oder verschweißt sein. Es ist sogar denkbar, Faservliese als Verstärkungsschichten einzusetzen, wenn deren Fasern durch Verschweißen, Verkleben, Verna- dein oder entsprechende Maßnahmen entsprechend fest miteinander verbunden sind. Die Fasern bzw. Faserfäden 11 der Verstärkungsschicht 5 sind günstigerweise aus Glasfasern und/oder Kohlefasern und/oder einem Kunststoff, vorzugsweise Polypropylen oder Polyamid oder Polyethylen, hergestellt oder weisen zumindest solche Materialien auf.
Fig. 3 zeigt in einer Seitenansicht eine Eisenbahnschwelle 2, an deren Unterseite die Schwellensohle 1 gem. Fig. 1 angeordnet ist. Die Verbindungsschicht 7 ist sowohl in das Material der Eisenbahnschwelle 2, als auch in das Material der Schwellensohle 1 eingebettet, wodurch eine besonders feste Verbindung entsteht. Die so gebildete Anordnung aus Eisenbahnschwelle 2 und Schwellensohle 1 liegt mit der äußeren Oberfläche 6 der zweiten elastischen Schicht 4 auf dem, hier in Form eines Schotterbettes ausgebildeten Untergrund 14 auf. Die Eisenbahnschiene, welche, wie an sich bekannt, von der Oberkante der Eisenbahnschwelle 2 getragen wird, ist hier nicht eingezeichnet.
Fig. 4 zeigt eine perspektivische Ansicht auf die in Form eines 3-D-Gitters ausgebildete Verbindungsschicht 7 des Ausführungsbeispiels gem. Fig. 4. Das Gitter der Verbindungsschicht 7 besteht aus räumlich miteinander versch lauften Fäden 9 oder Schnüren, die vorzugsweise aus einem Kunststoff bestehen, wie beispielsweise PP (Polypropylen), PA (PoIy- amid) oder PE (Polyethylen) und eine gewisse Elastizität aufweisen. Solche Gitter werden beispielsweise als Drainagegitter oder Geogitter eingesetzt und sind unter diesen Bezeichnungen auch kommerziell erhältlich. Wichtig ist die räumliche Ausdehnung sowie die Ausbildung von Zwischenräumen 8, um eine form- oder stoffschlüssige Verbindung mit dem Materia) der Eisenbahnschwelle 2 sowie mit der ersten elastischen Schicht 3 zu er- möglichen.
In Fig. 5 ist nun ein bevorzugtes Herstellungsverfahren für eine erfindungsgemäße Schwellensohle 1 gezeigt. Als erster Verfahrensschritt wird zunächst die Verstärkungsschicht 5, z. B. durch Abrollen von einer Abgaberolle 21, auf eine Unterlage 15, vorzugsweise flächig ausgebreitet, ausgelegt. Die Unterlage 15 wird bevorzugterweise von einem Förderband oder dgl. gebildet, welches die Verstärkungsschicht 5 zu der Düse 17 und in dieser Richtung weiter transportiert. Von der Düse 17 wird ein Reaktionsgemisch 16 auf die Verstärkungsschicht 5, vorzugsweise vollflächig, aufgebracht. Das auf der Verstärkungsschicht 5 aufliegende Reaktionsgemisch 16 beginnt es zu reagieren oder setzt seine vorher schon begonnene Reaktion fort. Während dieses Reaktionszeitraumes steigt die Verstärkungsschicht 5 im Reaktionsgemisch 16 auf. Während der Reaktion erfolgt überdies günstigerweise, z. B. durch Aufschäumen, auch eine Volumenzunahme des Reaktionsgemisches. Zur Einbettung der Verbindungsschicht 7 ist im hier gezeigten Ausführungsbeispiel die Eindrückwalze 19 vorgesehen. Über diese wird die Verbindungsschicht 7 zugeführt und in das noch nicht vollständig ausreagierte Reaktionsgemisch 16 eingedrückt, wodurch die Einbettung der Verbindungsschicht 7 in die erste elastische Schicht 3 erfolgt. Über die Abstände der Drehachse 20 der Eindrückwalze 19 bzw. der unteren Oberfläche der Eindrückwalze 19 zur Unterlage 15 wird die Eindringtiefe der Verbindungsschicht 7 eingestellt. Im Anschluss an die Zuführung der Verbindungsschicht erfolgt der Abschluss der Reaktion des Reakti- onsgemisches, wobei die Verbindungsschicht 7 auch dazu eingesetzt werden kann, ein weiteres Aufschwimmen der Verstärkungsschicht 5 im Reaktionsgemisch zu unterbinden oder die Verstärkungsschicht 5 in Richtung Unterlage 15 zu drücken, so dass die gewünschte Anordnung im Endprodukt erreicht wird. Am Ende des Reaktionsvorgangs sind die erste elastische Schicht 3 und die zweite elastische Schicht 4 in der gewünschten Dicke aus dem Reaktionsgemisch 16 entstanden. Die Verstärkungsschicht 5 ist zwischen ihnen in der gewünschten Tiefe eingebettet. Das Gleiche gilt für die Verbindungsschicht 7. Fig 6 zeigt ein Diagramm, in dem die Dicke D des Reaktionsgemisches gegen die Reaktionszeit t aufgetragen ist Zu erkennen ist die sogenannte Schaumphase 18, in der eine besonders starke Volumenzunahme aber auch Viskositatsanderung im Reaktionsgemisch stattfindet Bei dem in Fig 5 dargestellten Verfahren sollte der Abstand zwischen der Düse 17 und der Eindrückwalze 19 so gewählt sein, dass in Abhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit des Reaktionsgemisches 16 das Eindrucken der Verbindungsschicht 7 wahrend der in Fig 6 gezeigten Schaumphase 18 bzw Steigphase erfolgt
L e g e n d e zu den Hinweisziffern
1 Schwellensohle
2 Eisenbahnschwelle
3 erste elastische Schicht
4 zweite elastische Schicht
5 Verstarkungsschicht
6 äußere Oberfläche
7 Verbindungsschicht
8 Zwischenräume
9 Faden
10 Dicke
11 Faserfaden
12 Kreuzungspunkt
13 Öffnung
14 Untergrund
15 Unterlage
16 Reaktionsgemisch
17 Düse
18 Schaumphase
19 Eindrückwalze
20 Achse
21 Abgaberolle
22 Dicke
23 Dicke

Claims

Patentansprüche
1. Schwellensohle (1) für eine Eisenbahnschwelle (2) mit zumindest einer ersten elastischen, vorzugsweise elastomeren, Schicht (3) und zumindest einer zweiten elastischen, vorzugsweise elastomeren, Schicht (4), wobei zwischen der ersten elasti- sehen Schicht (3) und der zweiten elastischen Schicht (4) eine Verstärkungsschicht
(5) eingebettet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite elastische Schicht (4) eine äußere Oberfläche (ό) der Schwellensohle (1) bildet und die Verstärkungsschicht (5) Fasermaterial aufweist.
2. Schwellensohle (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die der zweiten
Schicht (4) gegenüberliegende äußere Oberfläche der Schwellensohle (1) eine Verbindungsschicht (7) mit zumindest einem Feststoffmaterial aufweist, welche zwischen dem Feststoffmaterial nach außen offene Zwischenräume (8) zur Aufnahme von Fremdmaterial, vorzugsweise zur Aufnahme von Beton der Eisenbahnschwelle (2), aufweist.
3. Schwellensohle (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Feststoffmaterial der Verbindungsschicht (7) ein räumlich ausgedehntes Gitter aus Fäden (9) aufweist, wobei eine Dicke (10) des Gitters und/oder eine Tiefe der nach außen of- fenen Zwischenräume (8) zumindest das 3-fache, vorzugsweise zumindest das 10- fache, der Dicke eines der Fäden (9) beträgt, wobei vorzugsweise die Fäden (9) des Gitters wirr angeordnet und/oder teilweise miteinander verbunden sind und/oder in Form von Schlaufen von der ersten elastischen Schicht (3) abstehen.
4. Schwellensohle (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsschicht (7) bzw. das Gitter, vorzugsweise zu zumindest 20% oder zu zumindest 40% seiner Dicke (10), in die erste elastische Schicht (3) eingebettet ist.
5. Schwellensohle (1) nach Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Fäden (9) einen Kunststoff, vorzugsweise Polypropylen oder Polyamid oder PoIy- ethylen, aufweisen oder daraus bestehen.
6. Schwellensohle (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste elastische Schicht (3) und/oder die zweite elastische Schicht (4) ein geschäumtes, vorzugsweise geschlossenporiges, Elastomer aufweist (aufweisen) oder daraus besteht (bestehen) und/oder die erste elastische Schicht (3) und/oder die zweite elastische Schicht (4) als Elastomer Polyurethan oder ein Kautschukelastomer aufweist.
7. Schwellensohle (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste elastische Schicht (3) und die zweite elastische Schicht (4) dasselbe Material aufweisen oder aus demselben Material bestehen.
8. Schwellensohle (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Fasermaterial der Verstärkungsschicht (5) Faserfäden (11) aufweist, welche zusätzlich zur Verbindung durch das Einbetten zwischen der ersten elastischen Schicht (3) und der zweiten elastischen Schicht (4) durch zumindest eine zusätzliche Maßnahme, vorzugsweise durch Verknoten oder Verweben oder Verkleben oder Verschweißen, miteinander verbunden sind.
9. Schwellensohle (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Fasermaterial der Verstärkungsschicht (5) zumindest ein Gewebe oder zumindest eine Maschenware, vorzugsweise ein Gewirk, oder zumindest ein Netz aufweist oder daraus besteht.
10. Schwellensohle (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Fasermaterial der Verstärkungsschicht (5) Glasfasern und/oder Kohlefasern und/oder einen Kunststoff, vorzugsweise Polypropylen oder Polyamid oder Polyethylen, aufweist oder daraus besteht und/oder die Verstärkungsschicht (5)
Öffnungen (13) aufweist, welche eine Öffnungsweite von maximal 2 mm, vorzugsweise von maximal 1 mm, aufweist.
1 1. Anordnung aus einer Eisenbahnschwelle (2) und einer Schwellensohle (1) nach ei- nem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwellensohle (1) zumindest an einer in Betriebsstellung dem Untergrund (14) zugewandten Unterseite der Eisenbahnschwelle (2) angeordnet ist, wobei vorzugsweise die der zweiten Schicht (4) gegenüberliegende äußere Oberfläche der Schwellensohle (1) eine Verbindungsschicht (7) mit zumindest einem Feststoffmaterial aufweist, welche zwi- sehen dem Feststoff materia I nach außen offene Zwischenräume (8) aufweist, wobei zur Verbindung der Eisenbahnschwelle (2) mit der Schwellensohle (1) Material, vorzugsweise Beton, der Eisenbahnschwelle (2) in die Zwischenräume (8) der Verbindungsschicht (7) eingedrungen ist.
12. Verfahren zur Herstellung einer Schwellensohle (1) nach einem der Ansprüche 1 bis
10, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsschicht (5) auf eine Unterlage (15) aufgelegt wird und anschließend ein Reaktionsgemisch (16) eines Materials der ersten elastischen Schicht (3) und der zweiten elastischen Schicht (4), vorzugsweise von der von der Unterlage (15) abgewandten Seite aus und/oder vollflächig, auf die Verstärkungsschicht (5) aufgebracht wird und die Verstärkungsschicht (5) anschließend durch Aufschwimmen im Reaktionsgemisch (16) während der Reaktion des Reaktionsgemisches (16) zwischen der ersten elastischen Schicht (3) und der zweiten elastischen Schicht (4) angeordnet wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass während der Reaktion des Reaktionsgemisches (16), vorzugsweise in einer Schaumphase (18) oder Steigphase des Reaktionsgemisches (16), die Verbindungsschicht (7), vorzugsweise von der von der Unterlage (15) abgewandten Seite her, in das Reaktionsgemisch (16), vorzugsweise zu zumindest 20% oder zu zumindest 40% der Dicke (10) der Verbindungsschicht (7), eingedrückt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Eindrücken der Verbindungsschicht (7) in das Reaktionsgemisch (16) die Verstärkungsschicht (5) in Richtung hin zur Unterlage (15) gedrückt bzw. das Aufschwimmen der Verstärkungsschicht (7) begrenzt wird.
15. Verfahren zur Herstellung einer Schwellensohle nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst die erste elastische Schicht (3), gegebenenfalls mit einer daran angeordneten Verbindungsschicht (7), als Vorprodukt hergestellt wird und anschließend die Verstärkungsschicht (5) auf die erste elastische Schicht (3) aufgebracht wird und anschließend oder gleichzeitig die zweite elastische Schicht (4), vorzugsweise als Reaktionsgemisch, aufgebracht wird.
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