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Vorrichtung zur Durchführung von Schienenverbindungsschweissungen
Bei der bekannten Schienenverbindungsschweissung, insbesondere bei der Schweissung von Schienen verlegter Gleise, erfordert die Herstellung einwandfreier Verbindungen neben einer sachgemässen Aus- führung des die Schweisssicherheit bestimmenden Schweissverfahrens eine ebenso sorgfältige Durchführung der sich aus den Anforderungen an die Verbindung in bezug auf den Fahrzeuglauf ergebenden Arbeiten vor und nach der Schweissung.
Die Einsatz- und Leistungsfähigkeit des zur Anwendung gelangenden Schienenschweissverfahrens sowie der Zeitbedarf für die Herstellung einer fahrtechnisch einwandfreien Verbindung - der insbesondere bei Schweissungen im Gleis von Bedeutung ist, hängt daher sowohl von dem eigentlichen Schweissverfahren als auch von dem Umfang und der Ausführung der erforderlichen Vor- und Nacharbeiten ab.
Bei der aus Gründen der Schweisssicherheit, vorzugsweise bei der Verbindungsschweissung von Schienen verlegter Gleise, angewendeten aluminothermischen Schienenschweissung, bei der die Enden der zu schweissenden, mit einer Lücke verlegten Schienen mit einer Giessform umgeben und-ohne oder nach Fremdvorwärmung der Schienenenden durch Brennstoff-Luft bzw. Brennstoff-Sauerstoff betriebene Vorwärmebrenner - durch Einguss aluminothermisch erzeugten Stahls in die Giessform aufgeschmolzen und miteinander verbunden werden, bestehen die Vor- und Nacharbeiten z. B. im wesentlichen in der Ausrichtung der zu schweissenden Schienenenden vor der Schweissung und der profilgerechten Abarbeitung der verfahrensbedingten Schweissgutüberstände nach der Schweissung.
Während bei der aluminothermischen Schienenschweissung die Ausführung und der Zeitbedarf für die Durchführung der eigentlichen Schweissung, z. B. durch Verwendung vorgefertigter Giessformen und Vorwärmung der Schienenenden von oben her, bedeutend erleichtert bzw. vermindert werden konnten, sind jedoch die Vor- und Nacharbeiten immer noch sehr zeitraubend und stellen an den Ausführenden grosse physische Anforderungen, so dass die durch das Schweissverfahren erzielbaren Vorteile nur unvollkommen ausgenutzt werden können.
So erfolgt, ebenso wie bei allen andern Schienenschweissverfahren, auch hier das Ausrichten der Schienenenden von Hand durch Vorschlagen der Schienenenden und Einschlagen von Keilen zwischen Schienenfuss und Schwelle sowie das Entfernen der nach der Schweissung über das Schienenprofil hinausragenden Schweissgutüberstände in rotwarmem Zustand von Hand mit Hammer und Meissel oder durch pressluft-bzw. elektrisch betriebene Meisselhämmer.
Dabei erfordert die bekannte Art der Ausrichtung der Schienenenden und die Abarbeitung der Übelstände von Hand grösste Sorgfalt, weil beispielsweise ein durch ungenaues Ausrichten der Schienenenden hervorgerufener Richtungsfehler nach der Schweissung nur schwer zu beheben ist und eine fehlerhafte Handhabung des Meissels sehr leicht Beschädigungen der Schiene zur Folge hat.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung für vorzugsweise im Gleis durchzuführende Schienenverbindungsschweissungen, insbesondere für die Durchführung aluminothermischer Schienenschwei- ssungen, zu schaffen, die die hiefür notwendigen Arbeiten erleichtert, den Zeitaufwand für die Herstel-
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lung der Verbindung, insbesondere für die Vor- und Nacharbeiten, vermindert und Fehlermöglichkeiten ausschaltet.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäss durch eine auf der Schiene fahrbare Vorrichtung gelöst, die ge- kennzeichnet ist durch ein mit Laufrollen ausgerüstetes und mit den Schienen verspannbares Fahrgestell, das die durch die Laufrollen in Schienenlängsrichtung begrenzten Schienenabschnitte allseitig zugäng- lich lässt, wobei auf bzw. an dem Fahrgestell Vorrichtungen zum Ausrichten der Schienenenden, Hal- terungen für die zur Durchführung einer aluminothermischen Schweissung benötigten Reaktionstiegel und eine hydraulisch infolge einmaliger Entspannung eines mit gespeicherter Druckenergie aufgeladenen
Druckflüssigkeitsspeichers betriebene Abschervorrichtung für die Schweissgutüberstände angeordnet sind.
Gemäss einer besonderen Ausführungsform der Erfindung besteht das Fahrgestell aus vorzugsweise aus
Hohlprofilen gebildeten, das Gleis überbrückenden Querträgern und einem oder mehreren die Querträ- ger verbindenden Längsträgern, welche zwischen und vorzugsweise parallel zu den das Gleis bildenden
Schienen sowie im Abstand zu diesen angeordnet sind, wobei an den Enden der Querträger Rollenträger mit festen oder vertikal schwenkbaren Laufrollen und an den Längsträgern quer zum Gleis von Hand oder maschinell verstellbare und in quer zum Gleis senkrechten Ebenen schwenkbare, vorzugsweise mit dem Querschnitt des Schienenkopfes entsprechenden Ausklinkungen versehene Richtarme befestigt sind, ferner durch ortsbewegliche, unter die Schienenfüsse anzusetzende,
von Hand oder maschinell betrie- bene Hubgeräte sowie durch einen auf einer oberhalb einesQuerträgers angeordneten Traverse quer zum
Gleis verschiebbar geführten, mit den Schienen verspannbaren und mit einem den Schienenkopf umfas- senden Schneidwerkzeug in Eingriff stehenden hydraulischen Arbeitszylinder, der mit einem entspre- chenden, auf dem Fahrgestell befestigten Antriebsaggregat verbunden ist.
Ein weiteres vorteilhaftes Merkmal der Erfindung besteht darin, dass an den die Laufrollen tragen- den Rollenträgern auf den Schienenaussenseiten angreifende, von Hand oder hydraulisch zu betätigende
Spannvorrichtungen sowie Halterungen für die Reaktionstiegel und an den Enden der Querträger auf der Gleisinnenseite an den Schienenkopfseiten anliegende Führungs-bzw. Stützrollen mit zu den Laufrollen- achsen senkrecht stehenden Achsen angeordnet sind.
Der mit den Schienen verspannbare, hydraulische Arbeitszylinder ist gemäss der Erfindung vorteilhafterweise an einem Ende gelenkig mit zwei Klemmbacken verbunden, die an ihren unteren Enden dem Profil der Schiene, vorzugsweise des Schienenkopfes, entsprechend ausgeklinkt sind, wobei die beiden die Schiene bzw. den Schienenkopf seitlich umfassenden Klemmbacken durch von Hand zu betätigende Schraubverbindungen verspannbar sind.
Einer weiteren Ausbildung der Erfindung zufolge ist die Vorrichtung für die Abarbeitung der Schweissgutüberstände mit Hilfe des mit dem Schneidwerkzeug in Eingriff stehenden, hydraulischen Arbeitszylinders gekennzeichnet durch einen auf dem Fahrgestell angeordneten, über Steuer-, Regel- und Leitungsorgane mit dem Arbeitszylinder verbundenen, aus Druckflüssigkeitsspeicher, Pumpe, Antriebsmotor und Ölbehälter bestehenden, ölhydraulischen Antrieb, wobei das ganz oder teilweise aus Hohlprofilträgern bestehende Fahrgestell gleichzeitig als Ölbehälter für die Entnahme des für die Aufladung des Druckspeichers erforderlichen Drucköls sowie für die Aufnahme des vom Arbeitszylinder zurückfliessenden Öls ausgebildet ist.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung soll an Hand der Zeichnungen näher erläutert werden. In diesen zeigen Fig. l eine Seitenansicht der Vorrichtung, dargestellt in ihrer Lage auf den zu schweissenden Schienen des Gleises. Fig. 2 ist eine Draufsicht auf die Vorrichtung gemäss Fig. l samt einer den zu schweissenden Schienenstoss umgebenden Giessform. Fig. 3 veranschaulicht eine Einzelheit des Fahrgestells gemäss dem Schnitt A-A in Fig. 2. Fig. 4 zeigt die Vorrichtung zum Ausrichten der zu schweissenden Schienenenden gemäss dem Schnitt B-B in Fig. 2.
In den Zeichnungen ist die erfindungsgemässe Vorrichtung in Arbeitsstellung auf den zu schweissenden Schienen des aus den Schienen-l-sowie den Querschwellen --2-- gebildeten und auf der Bettung --3-- verlegten Gleises dargestellt. Dabei zeigen die Fig. 1 und 2 neben der erfindungsgemässen Vorrichtung weiterhin die zur Durchführung aluminothermischer Schienenschweissungen benötigten bekannten Mittel, wie z.
B. die die Schienenenden der mit einer Lücke --4-- verlegten Schienen --1-- umgebende Giessform --5--, die für die Anpressung der Giessform --5-- an die Schienenenden erforderliche, an der Schiene --1-- befestigte Spannvorrichtung --6-- sowie den Tiegelhalter --7-- mit rohrförmigem Teil --8-- und dem Reaktionstiegel wobei die in Fig. l strichpunktiert gezeichnete Anordnung den Tiegel --91-- mit Tiegelhalter --71-- in Ruhestellung wiedergibt. In Fig. 2 sind die Querschwellen, Bettung und Spannvorrichtung sowie Tiegelhalter und Reaktionstiegel der Übersicht wegen nicht mit eingezeichnet.
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Gemäss den Fig. 1 bis 4 weist die erfindungsgemässe, auf den Schienen fahrbare Vorrichtung ein vorzugsweise aus Hohlprofilträgern gebildetes Fahrgestell auf, das aus das Gleis überbrückenden Querträgern --10 und 11--, die Querträger verbindenden Längsträgern --12 und 13-- und parallel zu den Querträgern verlaufenden, die Längsträger verbindenden Trägern --14 und 15-- besteht, wobei das so gebildete Tragwerk durch Eckbleche --16-- und Stegbleche --17-- versteift ist.
An den Enden der Querträger --10 und 11-- sind Rollenträger --18-- befestigt, mit denen schwenkbar um die Achsen --19-- in Winkelhebeln --20-- gelagerte, mit Spurkränzen versehene Laufrollen --21-- verbunden sind, wobei sich die Winkelhebel --20-- mit ihren oberen Schmalseiten bzw. mit den Ausklinkungen gegen an den Rollenträgern --18-- befestigte Anschläge --23-- abstützen. Ferner sind an den Rollenträgern - Stutzen --24-- für die Aufnahme des rohrförmigen Teiles --8-- des Tiegelhalters --7-- sowie an den Schienenaussenseiten angreifende, das Fahrgestell mit den Schienen-l-verspannende, hydraulisch betriebene Spannvorrichtungen angeordnet.
Gemäss den Fig. 1 bis 3 besteht diese Spannvorrichtung aus abgewinkelten Spannhebeln --25-- mit Achsen --26-- und den hydraulischen Arbeitszylindern
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die Arbeitszylinder --27-- mit an den Stegblechen --17-- des Fahrgestells befestigten Achsen --31-gelenkig verbunden sind. Für die seitliche Führung und Abstützung des Fahrgestells sind ferner an den Enden der Querträger --10 und 11-- auf der Gleisinnenseite an den Schienenkopfseiten anliegend Füh- rungs- bzw. Stützrollen --32-- angeordnet, die um an den Querträgern --10 und 11-befestigte und zu den Achsen der Laufrollen --21-- senkrecht stehende Achsen --33-- drehbar sind.
Für die seitliche Ausrichtung der zu schweissenden Schienenenden sind am Fahrgestell entsprechend den Fig. 1, 2 und 4 im Bereich der Verbindungsstellen der Längsträger --12 und 13-- mit den Trägern - 14 und 15-- an den Trägern Ausrichtvorrichtungen angeordnet, die aus fest mit den Trägern verbundenen Konsolen --34-- mit Lagern --35--, Exzenterwellen --36-- und Richtarmen --37--, die an einem Ende mit Lagern -38-- und an den andern Enden mit dem Querschnitt des Schienenkopfes entsprechenden Ausklinkungen versehen sind, bestehen.
Die geraden Wellenteile der Exzenterwellen --36--
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--35-- geführt,räte --41-- angeordnet, die sich über die Stempel --42-- mit Platten --43-- gegen die Unterseite der Schienenfüsse und über die Grundplatten -44-- gegen die Bettung --3-- abstützen. Die Hubverstellung erfolgt durch Betätigen der Pumpe des Hubgerätes durch die Handhebel --45--.
Für die Abarbeitung der Schweissgutüberstände nach der Schweissung ist gemäss Fig. l und 2 auf dem Fahrgestell ein mit Drucköl betriebener hydraulischer Arbeitszylinder --46-- angeordnet, der über Laufrollen --47-- auf einer mit dem Querträger --10-- verbundenen Traverse --48-- quer zum Gleis verschiebbar ist. Das eine Ende des Arbeitszylinders ist über ein Gelenk --49- mit zwei Klemmbacken - verbunden, die an ihren unteren Enden dem Profil des Schienenkopfes entsprechende Ausklinkungen aufweisen, wobei beide Klemmbacken durch eine Schraube mit Handhebel --51-- mit dem Schienenkopf verspannbar sind. Die Klemmbacken --50-- sind dabei mit dem Arbeitszylinder-46so verbunden, dass die Längsachsen des Arbeitszylinders --46-- und der Schiene-l-einen veränderbaren Winkel einschliessen.
Die Kolbenstange --52-- des Arbeitszylinders --46-- weist ferner an ihren Enden einen drehbar gelagerten Bügel --53-- auf, der einen mit einem Schneidwerkzeug --54-- verbundenen Ansatz --55-- umfasst. Das Schneidwerkzeug --54-- ist dem Profil des Schienenkopfes entsprechend tunnelförmig ausgebildet und besitzt eine Schneide --56--, die eine zur Längsmittelebene symmetrische Kurve mit in Richtung der Längsachse verschobenen Kurvenpunkten beschreibt.
Der Arbeitszylinder --46-- ist weiterhin über ein Steuerventil --57- und bekannte Sicherungsorgane mit einem Antriebsaggregat verbunden, das auf dem mit dem Querträger --11- verbundenen Stegblech --17-- und der Konsole --58-- befestigt ist. Das Antriebsaggregat besteht aus einem kleinen Benzin-oder Dieselmotor-59-, einer von dem Motor angetriebenen Ölpumpe-60--, dem z. B. mit einer stickstoffgefüllten Blase ausgerüsteten Öldruckspeicher --61--, der mit der Pumpe-60-und den Arbeitszylindern --27 und 46-- über bekannte Leitungs-, Steuerungs- und Sicherungsorgane verbunden ist.
Als Ölbehälter für die Entnahme des für die Aufladung des Druckspeichers erforderlichen Drucköls sowie für die Aufnahme des vom Arbeitszylinder zurückfliessenden Öls dient der aus den Hohlprofilträ- gern-12, 13, 14 und 15-- gebildete Teil des Fahrgestells, der für den Anschluss der entsprechenden Leitungsorgane mit Ein-bzw. Auslassstutzen-62-- versehen ist.
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Zur Durchführung von Schienenverbindungsschweissungen, wie z. B. einer aluminothermischen
Schienenschweissung, wird die auf den Schienen fahrbare erfindungsgemässe Vorrichtung gemäss den
Fig. l bis 4 so auf den Schienen-l-des Gleises verfahren, dass sich der zu schweissende Schienenstoss bzw. die für die Schweissung erforderliche Lücke --4-- mittig zwischen den Querträgern --10 und 11-- des Fahrgestells befindet. Durch die erfindungsgemässe Gestaltung des Fahrgestells mit den zwischen den
Schienen und diesen parallel verlaufend angeordneten Längsträgern --12 und 13-- ist gewährleistet, dass die durch die Laufrollen --21-- begrenzten Schienenabschnitte allseitig zugängig sind.
Anschliessend wird der Öldruckspeicher-61-durch die motorbetriebene Ölpumpe --60-- mit aus dem gleichzeitig als Ölbehälter dienenden Fahrgestell angesaugtem Drucköl aufgeladen. Ist der gewünschte, an einem
Manometer ablesbare Öldruck erreicht, wird der Motor --59-- von Hand oder automatisch abgeschal- tet. Durch Betätigen des Steuerventils-57-- werden anschliessend die Kolben der Arbeitszylinder-27-- mit dem hochgespannten Drucköl beaufschlagt, wobei die mit den Kolben verbundenen Zug- bzw.
Druckstangen --28-- die um die Achse --26-- drehbaren Spannhebel --25- gegen die Schienenkopf- aussenseiten drücken, wodurch das Fahrgestell mit den Schienen verspannt wird.
Hierauf erfolgt die seitliche Ausrichtung der zu schweissenden Schienenenden, wozu die Richtarme - aus ihrer lotrechten Ruhestellung heruntergeschwenkt und durch Drehung der Exzenterwellen --36- mit Hilfe der Handhebel -39-- so weit seitlich verstellt werden, bis die Ausklinkungen --40-- der Richtarme --38-- die Schienenköpfe auf beiden Seiten des Schienenstosses umfassen. Danach wer- den die die zu schweissenden Schienenenden auf einer Seite umfassenden Richtarme durch Drehung der
Exzenterwellen --36-- so lange verstellt, bis die Schienenenden die gewünschte seitliche Richtung auf- weisen.
Anschliessend werden die Schienenenden vertikal eventuell unter Berücksichtigung einer Überhöhung mit Hilfe der auf der Bettung --3-- aufstehenden Hubgeräte --41-- ausgerichtet. Die Richtungs- kontrolle erfolgt zweckmässigerweise durch Anlegen eines Messlineals an die Fahrkanten bzw. Fahrflä- chen der Schienenenden.
NachAusrichtung der Schienenenden wird bei der aluminothermischenSchienenschweissung die z. B. nach dem Kohlensäureerstarrungsverfahren hergestellte und in Formhalteblechen eingesetzte, vorgefertigte Giessform --5-- mittig zur Schweisslücke --4-- an den Schienenstoss angesetzt und mit Hilfe der an der Schiene --1-- befestigten Spannvorrichtung --6-- an die Schienenenden angepresst. Nach Abdichten der. Fugen, insbesondere zwischen Schiene und Form mit plastischem, feuerfestem Material, wird der Reaktionstiegel -9-- mit Tiegelhalter --7-- aus der in Fig. 1 strichpunktiert gezeichneten Stellung durch Aufsetzen des rohrförmigen Teiles --8-- des Tiegelhalters -7-- auf einen Stutzen der Spannvorrichtung --6-- in Arbeitsstellung gebracht.
Anschliessend wird in bekannter Weise der Tiegelauslauf verschlossen und der Tiegel --9-- mit der erforderlichen aluminothermischen Schweissmasse gefüllt.
Bei der aluminothermischen Schienenschweissung mit einer vor dem Einguss aluminothermisch erzeugten Stahls in die Giessform durchgeführten Fremdvorwärmung der zu schweissenden Schienenenden erfolgt danach die Vorwärmung der Schienenenden im allgemeinen durch von oben her in die Giessform hineinschlagende Flammen mit Hilfe eines oberhalb der Giessform angeordneten, vorzugsweise mit einem Propan-Sauerstoff-Gemisch betriebenen Breitbrenners.
Während der Vorwärmung wird das Schneidwerkzeug --54-- auf den Schienenkopf aufgelegt und der in Ruhestellung auf dem Mittelteil der Traverse --48-- angeordnete Arbeitszylinder --46-- mit Klemmbacken --50-- auf den Laufrollen --47-- so weit seitlich verfahren, bis er sich über den zu schweissenden Schienen befindet, und mit Hilfe der mit seinen Ausklinkungen den Schienenkopf umfassenden, heruntergeschwenkten Klemmbacken --50-- durch Anziehen der Schraubenverbindung --51-mit den Schienen verspannt, wobei er die in Fig. l gezeigte, zur Schiene hin geneigte Stellung einnimmt. Der am Ende der Kolbenstange --52-- angeordnete Bügel --53-- wird danach um den Ansatz - -55-- des auf der Schiene --1- angeordneten Schneidwerkzeuges --54-- gelegt und der Druck im Öl- druckspeicher --61-- kontrolliert. Liegt der Druck z.
B. infolge Verspannung des Fahrgestells mit der Schiene unter dem für die Abarbeitung der Schweissgutüberstände erforderlichen Arbeitsdruck, wird der Speicher erneut aufgeladen, womit die Abschervorrichtung betriebsbereit ist.
Sind die Schienenenden genügend vorgewärmt, wird der Vorwärmebrenner entfernt und die Reaktion im Tiegel in bekannter Weise eingeleitet. Nach der Reaktion erfolgt der Abstich des Tiegels in die Giessform, wobei der in die Lücke --4-- und in die Giessformhohlräume einlaufende, aluminothermisch erzeugte Stahl die Schienenenden aufschmilzt und miteinander verbindet. Danach wird der Tiegelhal- ter --7-- mit Tiegel --9-- auf den Stutzen --24-- aufgesetzt, die Spannvorrichtung --6-- von der Schiene abgenommen und die Formhaltebleche entfernt.
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