[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schwellensohle zur Anordnung an einer Unterseite
einer Eisenbahnschwelle aus Beton, wobei die Schwellensohle zumindest eine Elastomerschicht
und zumindest eine Verbindungsschicht aufweist, wobei die Verbindungsschicht eine
erste, aus ersten Fäden ausgebildete, Schicht und eine zweite, aus zweiten Fäden ausgebildete,
Schicht aufweist, wobei die erste Schicht und die zweite Schicht voneinander beabstandet
ausgebildet und mittels Verbindungsfäden miteinander verbunden sind, und die erste
Schicht der Verbindungsschicht auf eine Oberfläche der Elastomerschicht aufgeklebt
ist und die erste Schicht von den ersten Fäden der ersten Schicht eingefasste Öffnungen
aufweist und die zweite Schicht von den zweiten Fäden der zweiten Schicht eingefasste
Öffnungen aufweist.
[0002] Es ist beim Stand der Technik bekannt, unter Eisenbahnschwellen aus Beton sogenannte
Schwellensohlen anzuordnen. Dies dient zum einen der Schotterschonung und zum anderen
der besseren Lagerung der Eisenbahnschwelle auf einem Schotterbett. Die Schotterkörner
des Schotterbetts können in die Elastomerschicht der Schwellensohle eindringen, wodurch
die Eisenbahnschwelle über die Schwellensohle insbesondere bezüglich horizontal wirkender
Kräfte besser an das Schotterbett angebunden wird. Zur Verbindung der Elastomerschicht
der Schwellensohle mit dem Betonkörper der Eisenbahnschwelle weist die Schwellensohle
eine Verbindungsschicht auf, welche zumindest zum Teil in den Beton der Eisenbahnschwelle
eingebettet wird, bevor der Beton vollständig aushärtet.
[0003] Die
EP 2 697 430 B1 offenbart eine gattungsgemäße Schwellensohle. Bei dieser wird die aus einem Abstandsgewirke
bestehende Verbindungsschicht in einer ersten Variante in das Material der Elastomerschicht
eingebettet. Diese Schrift offenbart aber auch eine gattungsgemäße Variante, bei der
die erste Schicht der Verbindungsschicht auf eine Oberfläche der Elastomerschicht
aufgeklebt ist.
[0004] Aufgabe der Erfindung ist es, bei gattungsgemäßen Schwellensohlen, bei denen die
erste Schicht der Verbindungsschicht auf die Elastomerschicht aufgeklebt ist, eine
möglichst feste Verbindung zwischen Elastomerschicht und Verbindungsschicht sicherzustellen.
[0005] Hierfür schlägt die Erfindung vor, dass ein Flächenanteil der ersten Fäden an der
ersten Schicht größer ist als ein Flächenanteil der zweiten Fäden an der zweiten Schicht.
[0006] Durch den sehr hohen Flächenanteil der ersten Fäden an der ersten Schicht wird eine
besonders starke und widerstandsfähige Klebeverbindung zwischen der Elastomerschicht
und der Verbindungsschicht erreicht. Der geringere Flächenanteil der zweiten Fäden
an der zweiten Schicht sorgt für entsprechend große Öffnungen in der zweiten Schicht,
sodass der Beton der Eisenbahnschwelle gut in die Verbindungsschicht eindringen kann,
und somit auch eine gute Verbindung zwischen der Verbindungsschicht und damit der
Schwellensohle und der Eisenbahnschwelle erreicht wird.
[0007] Der Flächenanteil der ersten Fäden an der ersten Schicht berechnet sich aus dem Verhältnis
der, durch die ersten Fäden abgedeckte, Fläche der ersten Schicht zur Gesamtfläche
der ersten Schicht. Entsprechend berechnet sich auch der Flächenanteil der zweiten
Fäden an der zweiten Schicht. Es handelt sich also um das Flächenverhältnis, welches
sich aus der Fläche der zweiten Fäden in der zweiten Schicht geteilt durch die Gesamtfläche
der zweiten Schicht errechnet. Der Flächenanteil gibt also jeweils die von den jeweiligen
Fäden abgedeckte Fläche in Relation zur Gesamtfläche der jeweiligen Schicht an.
[0008] Günstigerweise ist vorgesehen, dass die erste Schicht und die zweite Schicht in zueinander
parallel verlaufenden Ebenen angeordnet sind. Diese Ebenen sind voneinander beabstandet
und mittels der Verbindungsfäden miteinander verbunden.
[0009] In bevorzugten Varianten besteht die Verbindungsschicht aus einem Gewirke. Die Verbindungsschicht
kann also in anderen Worten als ein Gewirke ausgebildet sein. Es ist aber auch denkbar,
dass die Fäden der Verbindungsschicht miteinander verwoben, verdrillt, verstrickt
oder in anderer geeigneter Art und Weise miteinander verbunden sind.
[0010] Bei den Fäden kann es sich sowohl um Monofilfäden als auch um Garne, Zwirne oder
dergleichen handeln. Die Fäden können also aus einer einzigen Faser oder aus mehreren
Fasern bestehen.
[0011] Im Sinne einer möglichst guten Klebeverbindung zwischen der Verbindungsschicht und
der Elastomerschicht der Schwellensohle beträgt der Flächenanteil der ersten Fäden
an der ersten Schicht günstigerweise zumindest 50%, besonders bevorzugt zumindest
55%. Der Flächenanteil der zweiten Fäden an der zweiten Schicht hingegen ist geringer
ausgebildet. Er liegt günstigerweise im Bereich von 25% bis 40%, vorzugsweise von
30% bis 38%. Hierdurch wird sichergestellt, dass der Beton der Eisenbahnschwelle vor
dem Aushärten auch mit seinen grobkörnigeren Bestandteilen gut durch die zweite Schicht
in die Verbindungsschicht hinein eindringen kann, was wiederum für eine gute und feste
Verbindung zwischen der Schwellensohle und der Eisenbahnschwelle nach dem Aushärten
des Betons der Schwellensohle sorgt.
[0012] Die Flächenanteile der ersten Fäden an der ersten Schicht können wie auch die Flächenanteile
der zweiten Fäden an der zweiten Schicht durch an sich bekannte, z.B. optische Verfahren
bestimmt werden.
[0013] Die ersten Fäden und/oder die zweiten Fäden und/oder die Verbindungsfäden weisen
bevorzugt jeweils einen Durchmesser im Bereich von 0,1mm bis 0,3mm, vorzugsweise von
0,12mm bis 0,2mm, auf. Im Zweifel wird dieser Durchmesser der Fäden im nicht belasteten,
also nicht gespannten Zustand, gemessen. Die ersten Fäden und/oder die zweiten Fäden
und/oder die Verbindungsfäden können jeweils einen, vorzugsweise thermoplastischen,
Kunststoff aufweisen oder daraus bestehen. Geeignete Kunststoffe hierfür sind z.B.
Polyethylenterephtalat oder Polyamid.
[0014] Günstigerweise weisen die ersten Fäden und/oder die zweiten Fäden und/oder die Verbindungsfäden
eine Höchstzugkraft von mindestens 1000 cN (Zenti Newton), vorzugsweise von zumindest
1100 cN auf. Günstig ist es auch, wenn die ersten Fäden und/oder die zweiten Fäden
und/oder die Verbindungsfäden eine Bruchdehnung größer als 30%, bevorzugt größer als
33%, aufweisen. Sowohl die Höchstzugkraft als auch die Bruchdehnung der Fäden kann
nach DIN EN 13895 in der Fassung von Juli 2003 bestimmt werden.
[0015] Im Sinne an einer möglichst guten Anbindung der Fäden der Verbindungsschicht sowohl
an die Oberfläche der Elastomerschicht als auch an den Beton der Eisenbahnschwelle
sehen bevorzugte Varianten der Erfindung vor, dass die Fäden vorab aktiviert wurden.
Besonders bevorzugt ist in diesem Zusammenhang vorgesehen, dass die ersten Fäden und/oder
die zweiten Fäden und/oder die Verbindungsfäden hydrophiliert sind. Für eine solche
an sich bekannte Hydrophilierung eignen sich besonders gut Stickstoff oder Amoniak
als Plasma bei einer entsprechenden Hydrophilierung bzw. Aktivierung mittels eines
Atmosphärendruckplasmas. Bevorzugt werden an den ersten Fäden und/oder an den zweiten
Fäden und/oder an den Verbindungsfäden Amin-Gruppen und/oder Imin-Gruppen ausgebildet.
[0016] Diese polaren hydrophilen Gruppen verbessern deutlich die Benetzbarkeit der Oberfläche
der Fäden wodurch insgesamt die Abreißkräfte zwischen Betonschwelle und Schwellensohle
deutlich erhöht werden können.
[0017] Die Elastomerschicht erfindungsgemäßer Schwellensohlen kann grundsätzlich aus verschiedenen
Materialien ausgebildet sein. Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Elastomerschicht
Polyurethan aufweist oder daraus ausgebildet ist. Es kann sich dabei um geschäumtes
oder um kompaktes Polyurethan handeln. Alternativen hierfür sind aber z.B. auch Elastomerschichten
aus geschäumten oder kompakten EVA (Ethylen-Vinylacetat) oder aus geschäumten EPDM
(Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk). Die Elastomerschicht kann aber auch aus Granulat
in Form einer Granulatschicht ausgebildet sein, z.B. aus Gummigranulat, Korkgranulat
oder Polyurethangranulat oder Mischungen hiervon.
[0018] Günstig ist es jedenfalls, wenn die entsprechende Oberfläche der Elastomerschicht
vor dem Aufkleben der ersten Schicht der Verbindungsschicht coronabehandelt ist.
[0019] Weitere Merkmale und Einzelheiten bevorzugter Ausgestaltungsformen der Erfindung
werden im Folgenden beispielhaft anhand von erfindungsgemäßen Ausführungsvarianten
einer Schwellensohle erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1
- eine schematische Darstellung zu einer Eisenbahnschwelle mit einer erfindungsgemäßen,
auf der Unterseite der Eisenbahnschwelle angeordneten Schwellensohle;
- Fig. 2
- den Teilbereich A aus Fig. 1;
- Fig. 3
- die Schwellensohle aus Fig. 2 losgelöst von der Eisenbahnschwelle;
- Fig. 4
- eine perspektivische Ansicht auf eine Verbindungsschicht einer erfindungsgemäßen Schwellensohle
von einer ersten Seite;
- Fig. 5
- eine perspektivische Ansicht auf eine zweite gegenüberliegende Seite der Verbindungsschicht
aus Fig. 4;
- Fig. 6 bis 13
- verschiedene Formen, in denen sowohl die erste Schicht als auch die zweite Schicht
der Verbindungsschicht ausgebildet sein können und
- Fig. 14
- eine weitere Ausgestaltungsform einer Verbindungsschicht für eine erfindungsgemäße
Schwellensohle.
[0020] Fig. 1 zeigt schematisiert eine Eisenbahnschwelle 3 aus Beton auf deren Oberseite
Gleise 15 in an sich bekannter Art und Weise befestigt sind. An der Unterseite 2 der
Eisenbahnschwelle 3 ist die erfindungsgemäße Schwellensohle 1 angeordnet. Die Schwellensohle
1 weist eine Elastomerschicht 4 und eine Verbindungsschicht 5 auf. Die Verbindungsschicht
5 besteht wiederum aus einer ersten, aus ersten Fäden 6 ausgebildeten, Schicht 7 und
einer zweiten, aus zweiten Fäden 8, ausgebildeten Schicht 9, wobei die erste Schicht
7 und die zweite Schicht 9 voneinander beabstandet und mittels Verbindungsfäden 10
der Verbindungsschicht miteinander verbunden sind. Die erste Schicht 7 und die zweite
Schicht 9 verlaufen vorzugsweise parallel zueinander.
[0021] Die erste Schicht 7 der Verbindungsschicht 5 ist auf die Oberfläche 11 der Elastomerschicht
4 aufgeklebt. Die zweite Schicht 9 und die Verbindungsfäden 10 reichen im fertigen,
hier dargestellten Zustand, in den Beton der Eisenbahnschwelle 3 hinein. Die Verbindungsschicht
5 sorgt so für eine stabile und dauerhafte Verbindung zwischen der Schwellensohle
1 und der Eisenbahnschwelle 3.
[0022] Die Eisenbahnschwelle 3 liegt unter Zwischenschaltung der Schwellensohle 1 in an
sich bekannter Art und Weise auf einem aus Schotter 14 gebildeten Schotterbett. Die
Elastomerschicht 4 der Schwellensohle 1 ist dem Schotterbett zugewandt, sodass der
Schotter 14 des Schotterbetts in die Elastomerschicht 4 eindringen kann. Dies dient
in an sich bekannter Art und Weise der Schotterschonung aber auch der einerseits erschütterungsgedämpften
und andererseits stabilen Lagerung der Eisenbahnschwelle 3 auf dem Schotterbett, sodass
insbesondere auch horizontal auf die Eisenbahnschwelle 3 einwirkende Querkräfte gut
ins Schotterbett abgeleitet werden können.
[0023] Fig. 2 zeigt den Bereich A aus Fig. 1 vergrößert. Hier ist gut zu sehen, wie die
zweite Schicht 9 mit ihren Fäden 8 und auch die Verbindungsfäden 10 in den Beton der
Eisenbahnschwelle 3 eingebettet sind. Man kann auch sehen, wie die erste Schicht 7
mit den ersten Fäden 6 direkt auf der Oberfläche 11 der Elastomerschicht 4 aufliegt,
auf der sie auch aufgeklebt ist.
[0024] Fig. 3 zeigt noch einmal die erfindungsgemäße Schwellensohle 1 alleine, also bevor
die zweite Schicht 9 mit ihren zweiten Fäden 8 und die Verbindungsfäden 10 in den
noch flüssigen Beton der Eisenbahnschwelle 3 eingebettet werden.
[0025] In Fig. 3 sieht man auch gut, dass in bevorzugten Ausgestaltungsformen wie der hier
gezeigten, die erste Schicht 7 und die zweite Schicht 9 in zueinander parallel verlaufenden
Ebenen angeordnet sind.
[0026] Wie eingangs bereits erläutert, kann die Verbindungsschicht 5 als ein Gewirke, aber
auch als ein Gewebe oder ein Gestricke ausgebildet sein. Die Fäden der Verbindungsschicht
können auch miteinander verdrillt sein. Darüber hinaus gibt es natürlich auch noch
weitere, beim Stand der Technik an sich bekannte und geeignete Art und Weisen, die
Verbindungsschicht 5 aus entsprechenden Fäden herzustellen.
[0027] Fig. 4 und 5 zeigen in perspektivischen Draufsichten jeweils einen Teilbereich der
Verbindungsschicht 5 der Schwellensohle 1, losgelöst von der Elastomerschicht 4. Fig.
4 zeigt eine Draufsicht auf die erste Schicht 7 mit ihren ersten Fäden 6, welche hier
in diesem Beispiel orthogonal zueinander verlaufend angeordnet sind. Fig. 5 wiederum
zeigt eine Ansicht von der anderen Seite, also eine perspektivische Draufsicht auf
die zweite Schicht 9 mit ihren Fäden 8, welche in einem wabenförmigen Muster angeordnet
sind. Es ist gut zu erkennen, dass die ersten Fäden 6 der ersten Schicht 7 Öffnungen
12 in der ersten Schicht 7 umfassen. Genauso gut ist zu sehen, dass die zweiten Fäden
8 der zweiten Schicht 9 Öffnungen 13 in der zweiten Schicht 9 umfassen. Es ist auch
gut zu erkennen, dass die ersten Fäden 6 der ersten Schicht 7 relativ zueinander dichter
angeordnet sind als die zweiten Fäden 8 in der zweiten Schicht 9. Hieraus ergibt sich,
dass erfindungsgemäß der Flächenanteil der ersten Fäden 6 an der ersten Schicht 7
größer ist als der Flächenanteil der zweiten Fäden 8 an der zweiten Schicht 9. Es
ist in den Fig. 4 und 5 auch gut zu sehen, wie die Verbindungsfäden 10 diese beiden
Schichten 7 und 9 miteinander verbinden. Anhand dieses Beispiels ist auch exemplarisch
gezeigt, dass die Muster, in denen die jeweiligen Fäden 6 bzw. 8 in der jeweiligen
Schicht 7 bzw. 9 angeordnet sind, voneinander verschieden sein können.
[0028] Neben dem dichteren Anordnen der ersten Fäden 6 in der ersten Schicht 7 als der zweiten
Fäden 8 in der zweiten Schicht 9 ist es natürlich auch möglich, dass die ersten Fäden
6 eine größere Dicke aufweisen als die zweiten Fäden 8. Diese beiden Möglichkeiten,
für entsprechende Flächenanteile der jeweiligen Fäden 6 bzw. 8 in den jeweiligen Schichten
7 bzw. 9 zu sorgen, können jeweils in geeigneter Art und Weise miteinander kombiniert
werden.
[0029] Die Öffnungen 13 in der zweiten Schicht 9 sollten jedenfalls so groß ausgebildet
sein, dass der noch flüssige Beton der Eisenbahnschwelle 3 auch mit seinen körnigen
Bestandteilen gut in die Verbindungsschicht 5 eindringen kann. Der im Vergleich dazu
große Flächenanteil der ersten Fäden 6 an der ersten Schicht 7 sorgt hingegen für
eine relativ große Klebefläche zum Ankleben der ersten Schicht 7 der Verbindungsschicht
5 an der Oberfläche 11 der Elastomerschicht 4.
[0030] Die Fig. 6 bis 13 zeigen nun beispielhaft, wie die jeweiligen Fäden 6 bzw. 8 in den
jeweiligen Schichten 7 bis 9 in verschiedenen Mustern verlaufen können. Dabei sind
alle hier gezeigten Muster grundsätzlich sowohl für die erste Schicht 7 als auch für
die zweite Schicht 9 möglich. Die entsprechenden Flächenanteile der ersten Fäden 6
an der ersten Schicht 7 und der zweiten Fäden 8 an der zweiten Schicht 9 ergeben sich
dann jeweils entweder über die Dicke der Fäden 6 bzw. 8 und/oder über eine entsprechend
dichte Anordnung mit entsprechend kleinen Öffnungen 12 in der ersten Schicht 7 bzw.
großen Öffnungen 13 in der zweiten Schicht 9.
[0031] Die Fig. 6 und 11 zeigen jedenfalls beispielhaft, wie die jeweiligen Fäden 6 bzw.
8 in der jeweiligen Schicht 7 bzw. 9 orthogonal zueinander verlaufend angeordnet sein
können. Die Fig. 7 und 8 zeigen wabenförmige Muster. Fig. 9 zeigt ein rautenförmiges
Muster, während die Fig. 10 und 12 darstellen, dass die Fäden 6 bzw. 8 in den jeweiligen
Schichten 7 bzw. 9 auch gewellt verlaufen können. Letzteres gilt auch für das Ausführungsbeispiel
in Fig. 13.
[0032] Fig. 14 zeigt nun noch ein Beispiel, bei dem zunächst von einer Verbindungsschicht
5 gemäß des Standes der Technik ausgegangen wurde. Um ausgehend hiervon erfindungsgemäß
zu erreichen, dass der Flächenanteil der ersten Fäden 6 an der ersten Schicht 7 größer
ist als der Flächenanteil der zweiten Fäden 8 an der zweiten Schicht 9, wurden hier
in diesem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 14 in der ersten Schicht 7 noch Zusatzfäden
16 als zusätzliche erste Fäden 6 eingezogen. Hierdurch wird der Flächenanteil der
ersten Fäden 6 bzw. 16 an der ersten Schicht 7 vergrößert, während diese Maßnahme
in der zweiten Schicht 9 unterbleibt. Im Ergebnis handelt es sich dann wieder um eine
erfindungsgemäß ausgebildete Verbindungsschicht 5, bei der der Flächenanteil der ersten
Fäden 6 der ersten Schicht 7 aufgrund der Zusatzfäden 16 größer ist als der Flächenanteil
der zweiten Fäden 8 an der zweiten Schicht 9.
Legende zu den Hinweisziffern:
[0033]
- 1
- Schwellensohle
- 2
- Unterseite
- 3
- Eisenbahnschwelle
- 4
- Elastomerschicht
- 5
- Verbindungsschicht
- 6
- erste Fäden
- 7
- erste Schicht
- 8
- zweite Fäden
- 9
- zweite Schicht
- 10
- Verbindungsfäden
- 11
- Oberfläche
- 12
- Öffnung
- 13
- Öffnung
- 14
- Schotter
- 15
- Gleis
- 16
- Zusatzfäden
1. Schwellensohle (1) zur Anordnung an einer Unterseite (2) einer Eisenbahnschwelle (3)
aus Beton, wobei die Schwellensohle (1) zumindest eine Elastomerschicht (4) und zumindest
eine Verbindungsschicht (5) aufweist, wobei die Verbindungsschicht (5) eine erste,
aus ersten Fäden (6) ausgebildete, Schicht (7) und eine zweite, aus zweiten Fäden
(8) ausgebildete, Schicht (9) aufweist, wobei die erste Schicht (7) und die zweite
Schicht (9) voneinander beabstandet ausgebildet und mittels Verbindungsfäden (10)
miteinander verbunden sind, und die erste Schicht (7) der Verbindungsschicht (5) auf
eine Oberfläche (11) der Elastomerschicht (4) aufgeklebt ist und die erste Schicht
(7) von den ersten Fäden (6) der ersten Schicht (7) eingefasste Öffnungen (12) aufweist
und die zweite Schicht (9) von den zweiten Fäden (8) der zweiten Schicht (9) eingefasste
Öffnungen (13) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Flächenanteil der ersten Fäden (6) an der ersten Schicht (7) größer ist als ein
Flächenanteil der zweiten Fäden (8) an der zweiten Schicht (9).
2. Schwellensohle (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schicht (7) und die zweite Schicht (9) in zueinander parallel verlaufenden
Ebenen angeordnet sind.
3. Schwellensohle (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsschicht (5) als ein Gewirke ausgebildet ist.
4. Schwellensohle (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Flächenanteil der ersten Fäden (6) an der ersten Schicht (7) zumindest 50 %,
vorzugsweise zumindest 55 %, beträgt.
5. Schwellensohle (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Flächenanteil der zweiten Fäden (8) an der zweiten Schicht (9) im Bereich von
25 % bis 40 %, vorzugsweise von 30 % bis 38 %, liegt.
6. Schwellensohle (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Fäden (6) und/oder die zweiten Fäden (8) und/oder die Verbindungsfäden
(10) jeweils einen Durchmesser im Bereich von 0,1 mm bis 0,3 mm, vorzugsweise von
0,12 mm bis 0,2 mm, aufweisen.
7. Schwellensohle (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Fäden (6) und/oder die zweiten Fäden (8) und/oder die Verbindungsfäden
(10) jeweils einen, vorzugsweise thermoplastischen, Kunststoff, vorzugsweise Polyethylenterephthalat
oder Polyamid, aufweisen oder daraus bestehen.
8. Schwellensohle (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Fäden (6) und/oder die zweiten Fäden (8) und/oder die Verbindungsfäden
(10) hydrophiliert sind.
9. Schwellensohle (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass an den ersten Fäden (6) und/oder an den zweiten Fäden (8) und/oder an den Verbindungsfäden
(10) Amin-Gruppen und/oder Imin-Gruppen ausgebildet sind.
10. Schwellensohle (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Elastomerschicht (4) geschäumtes Polyurethan oder kompaktes Polyurethan aufweist
oder daraus ausgebildet ist.