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Die
Erfindung betrifft einen Fahrwegträger der im Oberbegriff
des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.
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Fahrwege
in z. B. Beton- oder Stahlbauweise für Magnetschwebefahrzeuge
enthalten eine Vielzahl von längs einer Trasse aufeinander
folgenden Trägern, an denen systemspezifische Ausrüstungsteile wie
z. B. Seitenführschienen, Gleitleisten und Statorpakete
montiert sind (vgl. z. B.
DE
34 04 061 C1 ,
DE-Z "Zeitschrift für
Eisenbahn und Verkehr, Glasers Annalen" 105, 1981, Nr.
7/8, Seiten 205 bis 215). Eine besondere Aufmerksamkeit
erfordert dabei die Befestigung der Statorpakete, die Bestandteile
eines dem Antrieb der Magnetschwebefahrzeuge dienenden, vorzugsweise
als Langstator-Linearmotor ausgebildeten Motors darstellen und in
der Regel von unten her an mit den Trägern verbundenen
Statorträgern befestigt sind. Zur Befestigung der Statorpakete an
den Statorträgern dienen bisher ausschließlich Befestigungsschrauben,
die durch Bohrungen in mit den Statorpaketen verbundenen Traversen
ragen, in Gewindebohrungen der Fahrwegträger bzw. diesen zugeordneten
Mutter eingedreht sind, mit ihren Köpfen an den Traversen
anliegen und mit hoher Vorspannung festgezogen werden.
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Zur
lagegenauen Positionierung der Statorpakete derart, dass ihre mit
Tragmagneten der Magnetschwebefahrzeuge zusammenwirkenden Funktionsflächen
im montierten Zustand parallel zu einer vorgewählten Trasse
(Raumkurve) angeordnet sind, weisen die Unterseiten der Statorträger
entsprechend bearbeitete Anschlag- bzw. Montageflächen auf,
an denen die parallel zu den Funktionsflächen angeordneten
Oberseiten der Traversen anliegen. Die Herstellung dieser, als Referenzflächen
für die Lage der Statorpakete und deren Funktionsflächen wirksamen
Montageflächen erfolgt vorzugsweise mit Hilfe von computergesteuerten
Werkzeugen (z. B.
US-PS 46 98
895 ,
DE 202
10 808 U1 ), z. B. durch spanabhebende Bearbeitung, insbesondere
durch Fräsen.
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Im
Falle des Versagens der Befestigungsschrauben können sich
die Statorpakete von den Statorträgern lösen und
herabfallen bzw. den zulässigen Einbauraum verlassen, was
vermieden werden muss. Zur Vermeidung dieses Nachteils ist es üblich, jedes
Statorpaket mit wenigstens zwei Traversen zu versehen und mit Hilfe
von wenigstens je zwei Befestigungsschrauben am betreffenden Statorträger
zu befestigen. Um ein Versagen der Befestigungsschrauben völlig
auszuschließen, müssen diese höchsten
Qualitätsansprüchen genügen, was bei
der großen Anzahl von benötigten Schrauben (z.
B. einige Tausend pro Kilometer Fahrweg) unwirtschaftlich ist. Außerdem
wäre es erforderlich, die Befestigungsschrauben sicherheitshalber
in kurzen Zeitabständen zu überprüfen,
was die Betriebskosten erheblich erhöhen würde.
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Es
sind daher bereits Fahrwege der eingangs bezeichneten Gattung bekannt
geworden (z. B.
DE
39 28 278 C2 ,
DE
202 10 808 U1 ), die redundante, diversitäre Befestigungssysteme
für die Statorpakete aufweisen. Diese Befestigungssysteme sind
zusätzlich zu den Befestigungschrauben mit Sicherungsmitteln
versehen, die beim Versagen der Befestigungsschrauben wirksam werden,
indem sie zwar einen definierten Versatz der Traversen von z. B.
1 mm bis 2 mm relativ zum betreffenden Statorträger zulassen,
ein vollständiges Lösen der Statorpakete vom Statorträger
jedoch sicher verhindern. Die Größe des Versatzes
ist in vorteilhafter Weise so gewählt, dass einerseits
der Fahrbetrieb zumindest kurzzeitig aufrecht erhalten werden kann,
andererseits der Versatz nicht nur sichtbar ist, sondern auch mit
Hilfe von in den Magnetschwebefahrzeugen installierten Abstandsensoren
od. dgl. automatisch erfasst und an das allgemeine Betriebssystem
gemeldet werden kann.
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Aufgrund
der beschriebenen Bauweise sind die Herstellung und die Montage
von Fahrwegträgern der eingangs bezeichneten Gattung mit
einem vergleichsweise hohen Aufwand hinsichtlich Material (Traversen,
Schrauben) und Fertigung (Herstellung der Traversen und ihre Verbindung
mit den Statorpaketen) verbunden. Außerdem ist in statischer
Hinsicht beachtlich, dass die Befestigungsschrauben eine punktuelle
Lastübertragung bewirken, was eine ungünstige
Dynamik und relativ hohe Kräfte zur Folge hat und daher
wegen der hohen Druckbelastung insbesondere dann problematisch ist,
wenn Fahrwegträger aus Beton angewendet werden. Außerdem
sind die mit Befestigungsschrauben erhaltenen Verbindungen vergleichsweise
starr mit der Folge, dass beim Betrieb insbesondere hochfrequente Schwingungen
infolge der spezifischen Lastbildgeometrie zwischen Statorpaket
und Tragmagnet auf den Fahrweg übertragen werden, was unerwünscht ist.
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Ausgehend
davon besteht das technische Problem der vorliegenden Erfindung
darin, den Fahrwegträger der eingangs bezeichneten Gattung
so auszubilden, dass er einfacher herstellbar ist, beim Betrieb
weniger stark punktuell belastet wird und die Übertragung
von Schwingungen reduziert werden kann.
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Gelöst
wird dieses Problem mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs
1.
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Die
Erfindung bringt den Vorteil mit sich, dass die Statorpakete wegen
der Anwendung von Klebstoff anstelle von Schrauben längs
vergleichsweise großflächiger Klebefugen mit dem
Statorträger verbunden werden können, wodurch
eine geringere lokale Beanspruchung beim Betrieb erhalten wird. Wegen
der Anwendung eines elastischen Klebers werden die Statorpakete
außerdem elastisch vom Statorträger entkoppelt,
was zur Reduzierung der dynamischen Anregung des Fahrwegträgers
durch Dämpfung insbesondere hochfrequenter Schwingungen
führt und sich günstig im Hinblick auf die Schallerzeugung
auswirkt. Außerdem beruht die Erfindung auf der Erkenntnis,
dass es auch bei Anwendung einer Klebeverbindung möglich
ist, ein redundantes, diversitäres Befestigungssystem zu
schaffen. Schließlich wird die Herstellung der Fahrwegträger
wesentlich vereinfacht, da die Befestigungsschrauben und die Traversen
entfallen.
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Weitere
vorteilhafte Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die
Erfindung wird nachfolgend in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen
an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
Es zeigen:
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1 schematisch
einen Fahrwegträger für Magnetschwebefahrzeuge
im Querschnitt;
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2 in
einer vergrößerten und schematischen Darstellung
die erfindungsgemäße Befestigung eines Statorpakets
am Fahrwegträger nach 1;
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3 eine
perspektivische und vergrößerte Ansicht eines
einzelnen Statorpakets des Fahrwegträgers nach 1 und 2;
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4 eine
Seitenansicht von zwei hintereinander angeordneten und am Fahrwegträger
befestigten Statorpaketen sowie erfindungsgemäße
Sicherungsmittel für diese; und
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5 eine
Vorderansicht des Fahrwegträgers in Richtung eines Pfeils
x in 4.
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Fahrwege
für in der Zeichnung nicht dargestellte Magnetschwebefahrzeuge
werden üblicherweise aus einer Vielzahl von Fahrwegträgern 1 zusammengesetzt,
die in Richtung einer vorgewählten Trasse und in 1 senkrecht
zur Zeichenebene. hintereinander angeordnet sind. Ein derartiger
Fahrwegträger 1 ist in 1 und 2 dargestellt.
Er ist im Ausführungsbeispiel aus Beton gefertigt und mit seitlich
abstehenden Kragarmen 2 versehen. Die Kragarme 2 weisen
z. B. an ihren Oberseiten jeweils einen Ansatz 3 zur Bildung
einer Gleitebene 4 auf, auf der die Magnetschwebefahrzeuge
mit Hilfe von an ihnen angebrachten Gleitkufen abgesetzt werden können.
An ihren Unterseiten weisen die Kragarme 2 z. B. weitere,
als Statorträger 5 ausgebildete Ansätze auf,
deren Unterseiten als Montageflächen 6 ausgebildet
sind. Sowohl die Gleitebenen 4 als auch die Montageflächen 6 sind
entsprechend der gewählten Trasse ausgebildet und werden
zu diesem Zweck z. B. dadurch erhalten, dass die Ansätze 3 und 5 nach der
Herstellung des Fahrwegträgers 1 mit Hilfe von computergesteuerten
Werkzeugen, z. B. Fräswerkzeugen, spanabhebend bzw. fräsend
oder schleifend bearbeitet werden. Während die Gleitebenen 4 zweckmäßig über
die gesamte Länge des Trägers 1 erstreckt
sind, können die Statorträger 5 und Montageflächen 6 wahlweise
entweder ebenfalls über die ganze Trägerlänge
erstreckt sein oder aus mehrerem, in Längsrichtung und
gegebenenfalls auch in Querrichtung des Fahrwegträgers 1 beabstandeten Abschnitten
bestehen. Ein besonderer Vorteil dieser Bauweise besteht darin,
dass alle Fahrwegträger 1 aus einheitlichen (identischen)
Rohlingen hergestellt werden können, deren Ansätze 3 und 5 anschließend individuell
bearbeitet werden.
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3 zeigt
ein übliches Statorpaket 7, das an seiner Unterseite
mit abwechselnd angebrachten, in Richtung einer Längsachse 8 aufeinander
folgenden Zähnen 9 und Nuten 10 versehen
ist. Die Nuten 10 dienen in bekannter Weise zur Aufnahme
von Drehstrom-Wicklungen, die zum Antrieb der Magnetschwebefahrzeuge
erforderlich sind und mit den Statorpaketen 7 z. B einen
Langstator-Linearmotor bilden. Die in Richtung der Längsachse 8 gemessene Länge
eines Statorpakets 7 ist mit z. B. 1 m oder 2 m in der
Regel wesentlich kleiner als die Länge eines ebenfalls
in Richtung der Längsachse 8 erstreckten Fahrwegträgers 1.
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Fahrwegträger
dieser Art sind allgemein z. B. aus den Druckschriften
DE 39 28 278 C2 und
DE 202 10 808 U1 bekannt,
die zwecks Vermeidung von Wiederholungen hiermit durch Referenz
auf sie zum Gegenstand der vorliegenden Offenbarung gemacht werden.
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Erfindungsgemäß werden
die Statorpakete 7 ausschließlich durch Kleben
am Statorträger 5 befestigt. Zu diesem Zweck wird
die Oberseite eines jeden Statorpakets 7 und/oder die Montagefläche 6 des Statorträgers 5 mit
einer Klebstoffschicht 11 (3) belegt,
die nach dem Andrücken der Oberseite des Statorpakets 7 an
die Montagefläche 6 eine in 4 angedeutete
Klebefuge 12 bildet. Als beste Ausführungsform
wird insoweit angesehen, wenn einerseits die Oberseiten der Statorpake te 7,
wie in 3 angedeutet ist, vollflächig mit dem
ausgewählten Kleber belegt werden und andererseits die
Montageflächen 6 so groß sind, dass alle
Statorpakete 7 des jeweiligen Fahrwegträgers 1 vollflächig
an sie angelegt werden können. Als Klebstoff wird mit besonderem
Vorteil ein elastischer, langzeitbeständiger Kleber mit
hoher Belastbarkeit, insbesondere ein MS-Kleber (MS = Modifizierte
Silane) verwendet. Kleber dieser Art, die auch als modifizierte
Silankleber auf Polymerbasis bezeichnet werden, werden von verschiedenen
Firmen auf dem Markt angeboten und sind z. B. unter der Bezeichnung ”Terostat
MS 2K Powerset” bekannt. Durch Anwendung derartiger Kleber
können überraschend einerseits Tragfähigkeiten
erhalten werden, wie sie z. B. von Epoxi-Klebern her bekannt sind,
während andererseits die Elastizität der MS-Kleber
mit der von Silikonklebern vergleichbar ist.
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Da
erfindungsgemäß die Befestigung der Statorpakete 7 an
den Statorträgern 5 durch die Anwendung von Klebstoffen
erfolgt, können nicht nur die bisher erforderlichen, zahlreichen
Befestigungsschrauben, sondern auch die zwei oder mehr Traversen
pro Statorpaket 7 völlig entfallen (vgl. 2 und 4).
Außerdem führt die elastische Anbindung der Statorpakete 7 an
die Statorträger 5 mittels einer vergleichsweise
dicken Klebefuge 12 zu einer elastischen Entkopplung der
Statorpakete 7 vom Fahrwegträger 1 und
damit zu einer zusätzlichen Dämpfung von Schwingungen,
d. h. insgesamt zu einer Reduzierung der dynamischen Anregungen
und mechanischen Erschütterungen des Fahrwegträgers 1 und damit
auch zur Schallreduzierung, insbesondere in höherfrequenten
Bereichen. Weiterhin wird eine dauerhaft gute Primärbefestigung
erhalten, die eine flächige statt punktuelle Lasteintragung
in den Fahrwegträger 1 ermöglicht und
daher geringere lokale Beanspruchungen mit sich bringt. Die Lasteintragung kann
vielmehr praktisch über die gesamte Länge eines
Magnetschwebefahrzeugs erfolgen, d. h. es wird ein im Wesentlichen über
die ganze Fahrzeuglänge durchgehendes Tragfeld erhalten.
Vorteilhaft ist ferner, dass die Herstellung des Fahrwegträgers 1 stark vereinfacht
ist und die Statorpakete 7 unabhängig davon, ob
sie an Fahrwegträgern 1 aus Beton oder Stahl befestigt
werden sollen, identisch ausgebildet werden können. Es
ist lediglich erforderlich, die Statorpakete 7 mit parallel
angeordneten, vorzugsweise ebenen Oberseiten und unteren Funktionsflächen 14 (5)
zu versehen, die zusammen mit den Gleitebenen 4 das sogenannte
Zangenmaß festlegen. Schließlich können
mit den Klebefugen 12 mögliche Unebenheiten in
den Montageflächen 6 ausgeglichen werden.
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Nach
einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung
werden die Statorträger 5 und Statorpakete 7 mit
zusammenwirkenden Sicherungsmitteln versehen, die beim Versagen
des Klebers einerseits einen definierten Versatz der Statorpakete 7 relativ
zum Statorträger 5 ermöglichen, andererseits
jedoch sicherstellen, dass ein vollständiges Lösen
der Statorpakete 7 vom Fahrwegträger 1 verhindert
wird.
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Ein
Ausführungsbeispiel für derartige Sicherungsmittel
ist insbesondere aus 4 und 5 ersichtlich,
wobei in 4 eine aus 1, 2 und 5 ersichtliche
Seitenführschiene 2a weggelassen wurde, um den
Blick auf die Sicherungsmittel freizugeben. Danach enthalten die
Sicherungsmittel trapezförmig geformte Haken oder Bügel 15,
die mit erhöhten Mittelabschnitten 15a an den
Unterseiten der Kragarme 2 befestigt sind, und von den
Mittelabschnitten 15a derart beabstandete, seitlich wegragende
Fußteile 15b, dass zwischen den Unterseiten der
Kragarme 2 und den Fußteilen 15b jeweils
Freiräume (4) entstehen. Außerdem
sind die Statorpakete 7 mit Durchgangslöchern 16 (5)
versehen, die von Bolzen 17 durchragt werden, die mit aus den
Durchgangslöchern 16 herausragenden Enden in den
genannten Freiräumen und mit geringen Abständen
von den Fußteilen 15b (4) zu liegen kommen.
Beim normalen Betrieb sind diese Sicherungselemente ohne Funktion,
insbesondere ohne tragende Funktion. Wird jedoch eine Klebefuge 12 ganz
oder teilweise defekt, so dass sich das betreffende Statorpaket 7 von
der zugehörigen Montagefläche 6 Rist,
dann kann sich das Statorpaket 7 maximal um so viel von
der Montagefläche 6 entfernen, wie dem Abstand
der Bolzen 17 von den Fußteilen 15b entspricht,
da die Bolzen 17 dann auf den Fußteilen 15b aufliegen
und zusammen mit den Statorpaketen 7 von diesen getragen
werden. Der Abstand der Bolzen 17 von den Fußteilen 17b legt
somit einen definierten maximalen Versatz für die Statorpakete 7 fest.
Liegen die Bolzen 17 auf den Fußteilen 15b der Haken 15 auf,
dann besteht einerseits zwischen den Oberseiten der Statorpakete 7 und
den Montageflächen 6 ein definierter Spalt von
z. B. 1 mm bis 2 mm, der sichtbar und/oder mit am Magnetschwebefahrzeug
mitgeführten Sensoren messbar ist. Andererseits werden
die Statorpakete 7 in einer Lage gehalten, die zumindest
eine Aufrechterhaltung des Fahrbetriebs für eine festlegbare
Dauer ermöglicht. Dadurch wird auch bei Anwendung von Klebstoff
ein redundantes, diversitäres Befestigungssystem erhalten,
wie es bei Anwendung von Befestigungsschrauben bereits bekannt ist.
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Die
Durchgangslöcher 16 und Bolzen 17 sind vorzugsweise
senkrecht zur Längsachse 8 der Statorpakete 7 und
parallel zu deren Oberseiten angeordnet, wie insbesondere 3 zeigt.
Außerdem wird jedes Statorpaket 7 vorzugsweise
an seinem in Längsrichtung 8 vorderen und hinteren
Ende mit je einem Bolzen 17 versehen, der entsprechend 5 an
beiden Seiten aus dem Statorpaket 7 herausragt. Die Haken 15 sind
mittels Befestigungsschrauben 8 vorzugsweise so an den
Kragarmen 2 befestigt, dass ihre Mittelabschnitte 15a jeweils
eine Trennfuge 19 zwischen zwei aufeinander folgenden Statorpaketen 7 überragen
(4), so dass die Bolzen 17, die an den
Enden der aneinander grenzenden Statorpakete 7 vorgesehen
sind, jeweils in einen Freiraum zwischen einem zugeordneten Fußabschnitt 15b und dem
Kragarm 2 ragen können, wie 4 klar
zeigt.
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An
den Enden eines jeden Fahrwegträgers 1 werden
die Haken 15 vorzugsweise so weit nach innen versetzt (4),
dass beide Fußabschnitte 15b vor einer endseitigen
Stirnfläche 1a des betreffenden Fahrwegträgers 1 enden
und die Haken 15 daher nicht nach außen über
diese Stirnfläche 1a vorstehen. In diesem Fall
ist die Anordnung außerdem so getroffen, dass der Bolzen 17 am
Ende des zugehörigen, endseitigen Statorpakets 7 einem
der beiden Fußteile 15b des Hakens 15 zugeordnet
ist, dessen anderes Fußteil 15b hier nicht benötigt
wird. Daher können auch an den Enden der Fahrwegträger 1 jeweils
Statorpakete 7 verwendet werden, die wie alle anderen Statorpakete 7 an
ihren Enden nur je ein Durchgangsloch 16 für einen
Bolzen 17 aufweisen.
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Abgesehen
davon sind pro Ende eines Statorpakets 7 vorzugsweise je
zwei Haken 15 vorgesehen, die unmittelbar neben den beiden
Seitenflächen des Statorpakets 7 angeordnet sind
(5).
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Die
Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel
beschränkt, das auf vielfache Weise abgewandelt werden
könnte. Insbesondere kann die Erfindung in entsprechender
Weise z. B. auch auf Fahrwegträger in Stahl-, Verbund-
oder Hybridbauweise angewendet werden. Weiter brauchen sich die
Klebefugen 12 nicht notwendig über die ganze Länge
und Breite der Statorpakete 7 erstrecken. Es wäre
vielmehr auch möglich, die Statorträger 5,
in der Längsrichtung 8 betrachtet, nicht durchgehend auszubilden,
sondern eine Mehrzahl von einzelnen, mit Abstand voneinander angeordneten
Statorträgerabschnitten vorzusehen, so dass jedes Statorpaket 7 an
einer Mehrzahl derartiger Statorträgerabschnitte durch
Kleben befestigt ist. Die Abmessungen dieser Abschnitte sind jedoch
vorzugsweise wesentlich größer, als den Querschnitten
der bisher üblichen Befestigungsschrauben entspricht, so
dass auch in diesem Fall insgesamt großflächige
Klebefugen erhalten werden. Weiterhin ist klar, dass die Bolzen 17 durch Kleben,
Klemmen oder sonstwie in den Durchgangslöchern 16 festgelegt
sein können, um ihre Lage in den Statorpaketen 7 zu
sichern, und dass anstelle der Haken 15 und Bolzen 17 auch
andere als die beschriebenen Sicherungsmittel vorgesehen werden können.
Auch die Wahl des jeweiligen Klebers kann vom Einzelfall und insbesondere
davon abhängen, ob ein Träger aus Beton oder aus
Stahl verwendet wird. Schließlich versteht sich, dass die
verschiedenen Merkmale auch in anderen als den beschriebenen und
dargestellten Kombinationen angewendet werden können.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 3404061
C1 [0002]
- - US 4698895 [0003]
- - DE 20210808 U1 [0003, 0005, 0019]
- - DE 3928278 C2 [0005, 0019]
-
Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- - DE-Z ”Zeitschrift
für Eisenbahn und Verkehr, Glasers Annalen” 105,
1981, Nr. 7/8, Seiten 205 bis 215 [0002]