CN102713065A - 用于轨道固定件的螺旋榫 - Google Patents
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Abstract
一种用于混凝土浇固到铁路枕木中的以及用于与枕木螺栓力配合地连接的螺旋榫，包括：带有布置在螺旋榫(10)外部处的外螺纹部(18)以及布置在螺旋榫内部中的内螺纹部(19)的螺纹区段(14)；以及不带外螺纹的在安装状态中置于榫孔(26)附近的上部分区段(16)；其特征在于，在上部分区段(16)中布置带有高弹性的材料，该材料在安装状态中形成向上延伸凸出超过上部分区段(16)的上侧的终端面(36)的突起部，并且减小上部分区段(16)的内空间的自由的孔横截面。
Description
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的用于混凝土浇固(Einbetonieren)到铁路枕木(Eisenbahnschwelle)中或固定性轨道(Feste Fahrbahn，也称为无碴轨道)中的以及用于与枕木螺栓力配合地连接的螺旋榫(Schraubdübel)。此外，本发明涉及一种带有至少一个根据本发明的螺旋榫的和从属的枕木螺栓的铁路枕木或固定性轨道。
背景技术
在修建铁路时，用于混凝土浇固到铁路枕木中的螺旋榫用于连接轨道和枕木。在此，轨道固定件(Schienenbefestigung)通过枕木螺栓与枕木相连接。螺旋榫通常由塑料制成并且在制造混凝土枕木或固定性轨道时可被注入其中。设置由塑料制成的榫的原因在于，应实现枕木螺栓相对于枕木的电的绝缘。
但是，由具有不同材料的构件(例如由塑料制成的螺旋榫和由混凝土制成的铁路枕木)组成的配对的缺点在于，其具有不同的热膨胀，从而由于通常针对榫所使用的塑料材料相对于混凝土更大的热膨胀可导致在榫和枕木的周围的混凝土之间形成间隙，但是同时在较高的温度时也可在榫和周围的混凝土之间产生高的径向应力，其甚至可导致在混凝土中的径向裂纹(Radialrisse)。由于在螺栓和榫之间的公差范围，通常在该处产生空气间隙，水、沙以及污物颗粒可渗入该空气间隙中。尤其地在水渗入时，固定系统的电阻强烈下降并且不再可满足信号技术上越来越高的技术要求。另一方面，在冬天冻结的水导致提高的径向应力。
从德国实用新型文件87 06 556中已知一种螺旋榫，在其空腔中在环槽中布置密封环。密封环利用密封唇贴靠在拧入的枕木螺栓的外周缘处，并且防止湿气越过密封环的平面渗入。
发明内容
因此本发明的目的为，提出一种用于混凝土浇固到铁路枕木中的螺旋榫以及带有具有改进的运行安全性的至少一个这种类型的螺旋榫的铁路枕木或固定性轨道。该目的通过带有权利要求1的特征的螺旋榫以及带有权利要求9的特征的铁路枕木或固定性轨道实现。从其它权利要求中得到本发明的优选的实施形式。
根据本发明，用于混凝土浇固到铁路枕木或固定性轨道中(也就是表示以埋入到混凝土中的方式嵌入到铁路枕木或固定性轨道中)的以及用于与枕木螺栓的力配合的连接的螺旋榫包括带有布置在螺旋榫外部处的外螺纹部(Außengewindegang)以及布置在螺旋榫内部中的内螺纹部(Innengewindegang)的螺纹区段。此外，螺旋榫包括不带外螺纹的在安装状态中置于榫孔附近的上部分区段。该螺旋榫的特征在于，在上部分区段中布置带有高弹性的材料(Werkstoff)，该材料在安装状态中在形成向上凸出的隆起部状的突起部的情况下向上延伸超过榫孔的平面，并且减小上部分区段的内空间的自由的孔横截面。
由此，带有高弹性的材料不仅布置在榫孔的内部中以用于密封在枕木螺栓和榫之间的与公差相关的间隙，而且向上延伸超过榫孔的平面，由此在榫的上部分区段与枕木的上侧齐平地结束(abschliessen)时，带有高弹性的材料向上延伸超过枕木的上侧。以这种方式实现这样的障碍，即，其防止位于枕木的上侧上的水可流入榫孔中。与文件DE-U-87 06 556(在其中，密封环位于在榫空腔中的榫孔之下)不同地，由此以非常有效的方式防止由水湿润枕木螺栓。
根据本发明的优选的实施形式，带有高弹性的材料为独立的构件，其固定在上部分区段处。由此，该带有高弹性的材料可为密封环，其以合适的方式与上部分区段相连接，例如与上部分区段相粘接或焊接。然而优选的是，该独立的构件具有燕尾槽形的附接件(Ansatz)，其形状配合地接合到在上部分区段处的环槽中。以这种方式，可已经作为预装配的结构单元预先制造螺旋榫，并且取消另一用于产生在带有高弹性的独立的构件和上部分区段之间的力配合的连接的制造步骤。由于该独立的构件的高的弹性，因此也可在环槽的情况中选择燕尾槽形的附接件，因为该材料可充分地压缩，以用于插入这种类型的槽中，在该槽中再次扩张并且形状配合地保持在该槽中。
根据一种备选的实施形式，将独立的构件套装在上部分区段上。在该设计方案中，可将设置成独立的构件的带有高弹性的材料加宽，并且将其作为套管套装到上部分区段上，并且通过其在径向的方向上产生回位力的固有的弹性以摩擦配合保持。
根据备选的优选的实施形式，将带有高弹性的材料喷铸在上部分区段处。以这种方式，可进一步减小装配成本，然而需要用于双组份注塑工艺的较高的投资成本，然而在例如批量生产带有减小的预装配成本的螺旋榫时这是合理的。
优选地，外螺纹为圆形螺纹，这在力配合方面在榫和混凝土材料之间存在径向应力的情况下已证实为非常适宜的。
根据一种优选的实施形式，螺旋榫此外包括至少一个在纵向方向上设置在螺旋榫外部处的形状配合元件、优选地以多个桥接部的形式。这种类型的形状配合元件用于，防止螺旋榫相对于混凝土枕木的不期望的旋转并且为根据本发明的螺旋榫的功能安全性做出贡献。
优选地，带有高弹性的材料附加地作为柔性的外罩(Ummantelung)至少局部地布置在上部分区段的外周缘处。该措施具有的优点为，可减小在螺旋榫的上部分区段周围形成裂纹。一方面，通过热膨胀产生应力，其可导致在混凝土中形成裂纹，但是另一方面，也可通过由于从轨道通过枕木螺栓引入榫中的水平力对边缘区域造成过加载(Überbeanspruchung)而出现裂纹。
根据本发明，如此设计带有至少一个根据本发明的螺旋榫的根据本发明的铁路枕木或固定性轨道，即，将在枕木螺栓和榫之间的力引入转移到较深的榫区域中，并且相应地同样转移到枕木或固定性轨道的较深的区域中。以这种方式减小应力。根据第一备选方案，铁路枕木或固定性轨道此外包括这样的枕木螺栓，即，其具有柱形的具有外螺纹的区段，其中，螺旋榫具有朝向插入孔加宽的圆锥形的区域。以这种方式，将在枕木螺栓的螺纹和螺旋榫之间的接合转移到榫的下部的区域中，也就是说较深的榫区域中，其远离插入孔。备选地也可能的是，如此设计枕木螺栓，即，其具有第一和第二柱形的区段。第一柱形的区段具有比第二柱形的区段更大的螺纹内径(Kerndurchmesser)，并且与第二柱形的区段相比更靠近螺栓头部。通过仅仅第二柱形的区段至少局部地具有外螺纹，同样将在枕木螺栓和螺旋榫之间的力作用转移到较深的榫区域中并且由此转移到枕木或固定性轨道的较深的区域中。在此，螺纹内径理解为这样的直径，即，通过最深的螺纹槽限定该直径。
第三种可能性在于，通过榫螺纹的设计方案(例如通过在上部的和下部的榫区域中设置不同的榫螺纹)如下地影响力作用，即，将该力作用转移到较深的榫区域中。
附图说明
下面仅仅示例性地根据附图描述本发明，其中：
图1显示了根据本发明的螺旋榫的第一实施形式；
图2显示了根据本发明的螺旋榫的第二实施形式；
图3显示了根据本发明的螺旋榫的第三实施形式；
图4显示了带有旋入的枕木螺栓的根据本发明的螺旋榫；以及
图5显示了用于与根据本发明的螺旋榫一起使用的枕木螺栓的备选的设计方案。
具体实施方式
在图1中示出的螺旋榫10由塑料材料制成并且划分成多个区段。
首先，这些区段为带有基本上柱形的形状的下部分区段12、螺纹区段14以及上部分区段16。在螺纹区段14的区域中存在多个螺纹部(Gewindegang)18，其在外螺纹的区域中设置成圆螺纹。在螺纹区段14的内部中存在内螺纹19，其同样可实施成圆螺纹，然而在螺纹导程(Gewindesteigung)和螺距(Gewindeteilung)方面可与外螺纹18不同。
上部分区段16基本上实施成柱形的并且与螺纹区段14以及同样下部分区段12一起构造成单件。在下部分区段12的外周缘处和/或上部分区段16的外周缘处可设置有以在螺旋榫的纵向方向上伸延的肋部20的形式的形状配合元件，在利用铁路枕木或固定性轨道的混凝土物质包封(Umgießen)螺旋榫之后，形状配合元件防止螺旋榫相对于周围的混凝土材料旋转。
在图1中示出的螺旋榫设有密封元件22，其从上部分区段16的上端面24起向上延伸。当端面24以与铁路枕木的上侧齐平的方式结束时，由此密封元件22向上延伸超过枕木的上侧。
此外，密封元件22使螺旋榫的孔26变窄，从而在旋入枕木螺栓之后密封元件22弹性地贴靠在枕木螺栓处。
可从图1的截面图中看出密封元件22的延伸，其表明，密封元件22延伸到上部分区段16的净孔尺寸(lichte Öffnungsweite)中，从而孔26具有比上部分区段16的柱形的内壁28更小的直径。
附加地，从图1中可看出，密封元件22具有燕尾槽形的环形桥接部(Ringsteg)30，其形状配合地接合到在上部分区段16的上凸缘区段中的燕尾槽形的环槽32中。
密封元件22由带有高弹性以及由此同样高变形能力的材料制成，从而在将枕木螺栓拧入螺旋榫中时，该密封元件22可匹配螺栓的外轮廓并且贴靠到外轮廓处。此外，密封元件22延伸超过上侧的端面24并且由此不仅可阻止湿气和污物渗入带有已插入的枕木螺栓的螺旋榫中，而且已经用作用于聚集在枕木上侧上的水的溢流障碍。
在图2中示出的实施形式基本上相应于根据图1的实施形式，然而通过密封元件22的设计方案加以区别。在此，密封元件延伸到螺旋榫的上部分区段的上侧的终端面(Abschlussfläche)24并且具有孔26，其横截面相应于上部分区段的外壁。但是附加地，在图2中示出的密封元件具有贴靠在上部分区段的外周缘处的柱形的围挡件(Schürze)38。在此，柱形的围挡件与密封元件22一起实施成单件，并且同样由带有高弹性的材料制成。设置在外周缘处的柱形的围挡件38的优点在于，其可补偿在混凝土枕木中必然出现的收缩，并且帮助防止，由于榫引起带有可能的径向裂纹的径向应力。此外，在径向的压力时该密封元件22向上成拱形并且在这样的情况下形成用于聚集在枕木或固定性轨道的上侧上的水的溢流障碍。
可以不同的方式实现在图2中示出的密封元件的固定。一方面，如在图1中示出的那样，在榫的上部分区段和密封元件之间可存在形状配合的连接部。备选地同样可能的是，通过加宽弹性的柱形的围挡件38并且将其套装到螺旋榫的上部分区段上(其中围挡件38通过其弹性建立与螺旋榫的上部分区段的能足够承载的摩擦配合的连接)，固定密封元件。
备选地，不仅在图2中而且在图1中示出的实施形式中可能的是，在制造螺旋榫时喷铸(anspritzen)密封元件22，为此应用已知的2K注塑技术。
同样在图2中示出的带有作为独立的构件固定的密封元件或喷铸的密封元件的解决方案提供的可能性为，不仅密封在枕木螺栓和榫之间的孔横截面，而且在混凝土枕木的上侧上延伸并且由此提供用于在混凝土枕木上的水的溢流障碍。
在图3中示出的实施形式组合了在图1和2中已经解释的实施形式的特征。在根据图2的实施形式方面的相似性在于设置柱形的围挡件38的方面，围挡件与密封元件22一起设计成单件。在孔横截面24方面存在与根据图1的实施形式的一致性，孔横截面24小于上部分区段16的柱形的内壁28。此外，密封元件在端面24上向上延伸并且由此即使在密封元件尚未压缩的状态中并且在螺旋榫以端面24与铁路枕木或固定性轨道的上侧齐平地安装时也已经形成期望的溢流障碍，其应防止或至少减小水或异物颗粒渗入榫孔中。
在以上描述的根据图1,2和3的实施形式中，螺旋榫10分别具有基本上柱形的外形。根据图4的实施形式与此不同，在其中螺旋榫的区段16不具有柱形的形状，而是朝向孔26以锥形的方式加宽。在图4中示出的密封元件22基本上相应于根据图3的密封元件22，其中可看出，通过孔26的弹性的变形在螺栓柄(Schraubenschaft)的区域中形成隆起部40，其环形地围绕螺栓柄并且向上延伸。
螺栓50具有带有方头54的螺栓头部52以及带有外螺纹58的柱形的区段56。外螺纹58在榫的区段14中与榫的内螺纹19啮合，相反地，在榫10的锥形地加宽的区段16中，螺栓螺纹58仅仅还稍微地或者但是完全不再接触榫的内壁。以这种方式，将在枕木螺栓和周围的榫之间的力作用转移到较深的榫区域14中，以使得减小在枕木区域中或在固定性轨道区域中的表面附近的应力。
通过螺栓螺纹基本上为柱形的，但是加宽周围的榫，在图4中示出的实施形式建立螺栓螺纹和榫之间的间距。
此外备选地，但是也可如此设计枕木螺栓，即，仅仅在枕木螺栓的一定的区域中设置螺纹，由此同样可将在枕木螺栓和榫之间的力作用转移到较深的榫区域中。为此，在图5中示出的枕木螺栓示出了示例并且具有多个区段。第一柱形的区段60邻近螺栓头部52处并且不具有外螺纹。第一区段60通过中间区段62过渡到第二区段64中，其同样为柱形的，但是局部地具有外螺纹58的螺纹突起部66。如果与在图5中示出的枕木螺栓50相应地成型容纳榫，则明显的是，螺纹部66仅仅在榫的下部的区域中接合到榫的相应的内螺纹中，而第一区段60贴靠在榫的光滑的、也就是说未设有内螺纹的壁处。同样该措施用于，将力作用转移到榫以及由此周围的枕木或固定性轨道的较深的区域中。所有实施形式的共同点是，通过榫的设计方案实现向外和向内的密封，由此提高轨道固定系统的电阻。此外，在设置弹性的围挡件时外部的榫柄被包围，由此在榫区域中可实现在混凝土枕木中的应力减小。可通过根据第二示例解释的将在枕木螺栓和榫之间的力作用转移到远离表面的区域中实现在榫区域中进一步减小在混凝土枕木或固定性轨道中的应力。
Claims (11)
1. 一种用于混凝土浇固到铁路枕木或固定性轨道中的以及用于与枕木螺栓力配合地连接的螺旋榫，该螺旋榫包括：
- 带有布置在所述螺旋榫(10)外部处的外螺纹部(18)以及布置在所述螺旋榫内部中的内螺纹部(19)的螺纹区段(14)；以及
- 不带外螺纹的在安装状态中置于榫孔(26)附近的上部分区段(16)；
其特征在于，
- 在所述上部分区段(16)中布置带有高弹性的材料，该材料在安装状态中在径向的压力下形成向上延伸凸出超过所述上部分区段(16)的上侧的终端面(36)的突起部以及用于聚集在所述枕木或固定性轨道的上侧上的水的溢流障碍，并且减小所述上部分区段(16)的内空间的自由的孔横截面，从而通过所述榫的设计实现向上和向内的密封。
2. 根据权利要求1所述的螺旋榫，其特征在于，所述带有高弹性的材料为独立的构件(22)，该构件(22)固定在所述上部分区段(16)处。
3. 根据权利要求2所述的螺旋榫，其特征在于，所述独立的构件(22)具有燕尾槽形的附接件(30)，该附接件(30)形状配合地接合到在所述上部分区段(16)处的环槽(32)中。
4. 根据权利要求2所述的螺旋榫，其特征在于，将所述独立的构件(22)套装到所述上部分区段(16)上。
5. 根据权利要求1所述的螺旋榫，其特征在于，将所述带有高弹性的材料喷铸在所述上部分区段(16)处。
6. 根据前述权利要求中任一项所述的螺旋榫，其特征在于，所述外螺纹为圆形螺纹。
7. 根据前述权利要求中任一项所述的螺旋榫，其特征在于，所述螺旋榫此外包括至少一个基本上在纵向方向上设置在螺旋榫外部处的形状配合元件(20)、优选地以多个桥接部的形式。
8. 根据前述权利要求中任一项所述的螺旋榫，其特征在于，所述带有高弹性的材料附加地作为柔性的外罩(38)至少局部地布置在所述上部分区段的外周缘处。
9. 一种铁路枕木或固定性轨道，带有至少一个根据前述权利要求任一项所述的螺旋榫。
10. 根据权利要求9所述的铁路枕木或固定性轨道，其特征在于，所述铁路枕木或固定性轨道此外包括枕木螺栓，该枕木螺栓具有柱形的区段，该区段具有外螺纹；其中，
螺旋榫具有朝向插入孔加宽的圆锥形的区域。
11. 根据权利要求9所述的铁路枕木或固定性轨道，其特征在于，所述铁路枕木或固定性轨道此外包括枕木螺栓，该枕木螺栓具有第一柱形的区段和第二柱形的区段，其中
- 所述第一柱形的区段与所述第二柱形的区段相比布置成更靠近螺栓头部，并且具有比所述第二柱形的区段更大的螺纹内径；并且
- 仅仅所述第二柱形的区段至少局部地具有外螺纹。
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