CN103038421B - 用于将轨道固定在枕木上的塑料螺旋销 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于将轨道固定在枕木、尤其混凝土枕木上的塑料螺旋销(6)，其带有大致柱形的销体，销体在头部侧具有优选地向下联接销冠(8)的杆区域(7)且在其延续部中具有外螺纹(9)，利用外螺纹(9)其可从枕木中旋出或旋入其中，并且为了容纳枕木螺栓在杆区域(7)下方设有内螺纹(10)。这样的塑料螺旋销尤其应在它的运行特性方面(如均匀的力导入枕木中、更简单的装配和互换性、断裂危险的降低)被改善并且此外能够可变地使用。对此，杆区域(7)在内部以过渡至内螺纹(10)的方式具有在杆区域(7)的部分长度上减小内径的、至少在部分周缘上延伸的、螺旋地伸延的凸肩(13)。

Description

用于将轨道固定在枕木上的塑料螺旋销
技术领域
本发明涉及一种用于将轨道固定在枕木、尤其混凝土枕木上的塑料螺旋销(Kunststoffschraubduebel)，其带有大致柱形的销体(Duebelkoerper)，销体在头部侧具有优选地向下联接销冠(Duebelkrone)的杆区域(Schaftbereich)并且在其延续部(Fortsetzung)中具有外螺纹，利用外螺纹销可从枕木中旋出或旋入其中，并且为了容纳枕木螺栓(Schwellenschraube)在杆区域下方设有内螺纹。
背景技术
铁轨的轨道在现在的高负荷的路段中几乎仅在混凝土枕木上并且以轨道固定系统来铺设，其由张紧元件(张紧夹(Spannklemme))，轨道导向元件(角度导向板)和螺栓-销组合构成，其中，应用了开头提到的类型的塑料螺旋销，如通过文件EP 0 785 308 B1已知的那样。塑料销由较高质量的塑料材料如聚丙烯、聚酰胺或聚烯烃、尤其HDPE通过注塑来制造。
螺栓-销组合是关键的部件，因为其一方面必须吸收张紧夹的高的张紧力(高弹性的系统甚至涉及振动的力导入)而另一方面必须将力尽可能柔和地导入枕木的预应力混凝土中。在此，提高的应力集中(Spannungsspitze)首先非常快速地导致混凝土中的裂纹，其长期导致混凝土枕木的破坏。
在实践中应用两个解决方案，即如从前面提到的文件已知第一由带有圆螺纹的枕木螺栓和相应地带有用于圆螺纹螺栓的内螺纹的塑料销构成的螺栓-销组合。该已知的塑料螺旋销在销体的下部的区域中具有大致相同壁厚的与枕木螺栓的外螺纹相匹配的形状，其如此来测定，即销外径为销内径的至少1.05倍且至多1.2倍，并且其中，销体的下部的区域与枕木螺栓的倒圆的外螺纹相匹配。由于因此进一步减小的厚度，销体应以薄壁的外壳的形式包围螺栓。通过使销体的下部的区域与枕木螺栓的倒圆的外螺纹相匹配，与锐缘的螺纹相比在旋入螺栓时避免了切入薄的销壁中的危险。
塑料销的薄壁性然而引起，实现从枕木螺栓直接到混凝土中的力导入，这尤其在碰撞或横向力分量(从铁路轮(Eisenbahnrad)经由轨道导入固定系统中)的情况中导致混凝土中的极端的应力集中。此外当确定有损坏时，这样的薄壁的塑料销的旋出仅有条件地是可能的，因为替换销必须具有更小的外螺纹尺寸，以便能够被旋入“混凝土螺纹”(在旋出损坏的销时产生)中。壁厚的进一步减小然而产生塑料销的明显的削弱，使得更换不能提供持久的可靠性。
第二螺栓-销组合由通用的带有尖角螺纹(Spitzgewinde)的枕木螺栓和带有仅用于尖角螺纹螺栓的内螺纹的塑料销构成。在此所应用的塑料销虽然是薄壁的，但是枕木螺栓的旋入要求特别细心，以便掌握销的螺纹行程。不会发生除了尖角螺纹的预设的螺纹行程之外枕木螺栓到塑料销中切割新的螺纹，这导致塑料销的显著的削弱并且长时间导致它的破坏。
发明内容
本发明因此目的在于提供一种没有所提及的缺点的这种类型的塑料螺旋销，其尤其在其运行特性方面(如均匀的力导入枕木中、更简单的装配和互换性、断裂危险的降低)被改善并且此外能够可变地应用。
该目的根据本发明由此来实现，即杆区域在内部、以过渡至内螺纹的方式具有在杆区域的部分长度上减小内径的、至少在部分周缘上延伸的、螺旋地伸延的凸肩。该凸肩(其在杆区域的长度为大约40mm的情况下可为大约15mm长)略微收束用于枕木螺栓的入口并且使枕木螺栓能够就在其以其螺纹进入销的内螺纹中之前预定心。凸肩的如相联接的螺距那样的螺旋形的构造支持，除了预设的螺纹行程(Gewinde)之外枕木螺栓不能切割自己的、新的螺纹。特别是在使用尖角螺纹螺栓的情况下，避免了销由于枕木螺栓的错误的安放或安装而损坏的危险。不再可导致，尖角螺纹螺栓切割新的螺纹，这将使枕木螺栓的旋回和重新的安装成为必需。
根据本发明的塑料销因此适合于带有尖角螺纹的枕木螺栓且适合于带有圆螺纹的枕木螺栓。在螺栓在铺铁轨(Gleisbau)期间不可避免弄错时，这两种螺栓类型在铺铁轨公司和铁路公司中经常成数万单位地处于仓库中，销不被损坏并且不变地来实施装配。
本发明的一有利的建议设置成，销的内螺纹的在旋入方向上相应在前(voreilend)的侧翼(Flanke)和它的相应的在后(nacheilend)的侧翼具有不同的导程角(Steigungswinkel)并且在螺纹基底(Gewindegrund)中以不同的半径过渡到彼此中。由此可在均匀的疲劳强度和张紧力中实现用于容纳带有圆螺纹或尖角螺纹的枕木螺栓的螺纹几何结构的优化。引起该优化的用于在前的或在后的侧翼的导程角可为70°或45°而过渡半径可为1mm或1.5mm。
本发明的一优选的实施方案设置成，杆区域构造有螺纹状的外部型面(Aussenprofilierung)。通过这些相对于总归存在的外螺纹另外的螺纹型面(其(只要存在)构造在销冠与限定带有预定心的旋入几何结构的螺旋状的凸肩之间)来保证，很多试验已经证明这，即使在旋入扭矩非常强烈地提高的情况下防止抽出运动而销还总是保持可旋出。因为尽管有250 Nm的规定，在实践中由于糟糕地调节的螺旋机(Schraubmaschine)无论如何存在大约900至1000 Nm的值，其中，杆区域向上伸展并且销冠在混凝土枕木的表面之上被拔出十分之几毫米。
因为优选地塑料螺旋销的外螺纹的螺距锯齿状地构造有从螺纹冠部在旋入方向上下倾的、平的倾斜角且构造有相等的、大的导程(Steigung)，例如具有18°的倾斜角和大约12.5mm的导程，其有助于应力分配和因此避免在混凝土枕木中的径向裂纹，因此可防止枕木纵向于钢筋的方向的裂开(Aufsprengen)。即通过锯齿形将分叉效果保持得尽可能小。此外，对于外螺纹的在后的、上部的侧翼可实现较陡的角度。在作用有抽出力时，销因此仅支撑在螺纹轮廓的较短的区域中。支撑区域的高的部分、也就是说外螺纹的上部的侧翼因此以较陡的角度来实施。
本发明的一有利的实施方案设置成，销体具有带有≤0.67的内螺纹的螺纹内径(Kerndurchmesser)与外径的比例的大的厚度，其中优选地螺纹内径为15至20mm而外径为30至35mm。销壁的相对于在铁轨领域中经常使用的销明显更大的厚度使大的力传递面成为可能并且导致，应力在整个轨道固定系统中被减小。17至18mm的螺纹内径和31至32mm的外径证实为特别有利的，这意味着，保留的壁厚在该实施例中在13与15mm之间移动。
本发明另外的有利的设计方案设置成，内螺纹具有不同于枕木螺栓的螺纹的导程，可选地构造有至少一个与其余的导程不同的导程。通过在枕木螺栓与销之间设置有不相同的导程或者在销内螺纹或销外螺纹的导程中的至少一个变化，主要力的导入可集中在销的下部的区域中。这有助于对混凝土枕木的更好的负载情况并且减小在销冠区域中的裂纹形成的危险。
根据本发明的一建议，销的总长度从冠部直至出口至少为135至140mm。在此涉及通用的尺寸，其中，为了将力导入转移到混凝土枕木的不关键的区域中将销延长超过该通用的程度处于本发明的范围中。
本发明的另一优选的实施方案设置成，销冠在旋入方向上逐渐尖细地来构造。如果在浇铸混凝土枕木时借助于销保持器(Duebelhalter)将销定位在铸模中，则销冠的这样的锥体(大约8°)是特别有效的。因为那么防止稀液态的混凝土表面水(酒糟(Schlempe))挤入销中。即可实现密封效果。当销接下来固定地被旋入枕木中时，由弹性的材料注塑的销的销冠的外棱边如密封唇那样起作用。
附图说明
本发明的另外的特征和细节从权利要求和在附图中所示出的本发明的实施例的下面的说明中得出。其中：
图1在作为轨道设备的截段的俯视图中显示了轨道在混凝土枕木上的固定；
图2显示了沿着图1的线II-II的剖面，
图3在透视性的纵剖面中显示了带有尖角螺纹的常用的枕木螺栓，其旋入属于现有技术的用于尖角螺纹的塑料螺旋销中；
图4在透视性的纵剖面中显示了带有圆螺纹的常用的枕木螺栓，其旋入属于现有技术的用于圆螺纹的塑料螺旋销中；
图5在纵向视图中显示了根据本发明的带有应用于不仅带有圆螺纹而且带有尖角螺纹的枕木螺栓的最佳的旋入几何结构的塑料螺旋销的第一实施方案；
图6在纵剖面中显示了图5的塑料螺旋销；
图7作为放大的细节显示了在图6中由点划线的圆圈表示的销的前面的端部区域；
图8显示了应用于不仅带有圆螺纹而且带有尖角螺纹的枕木螺栓的根据本发明的塑料螺旋销的另一实施形式；
图9在透视性的纵向视图中显示了图8的塑料螺旋销；
图10显示了沿着图8的线X-X的剖面；
图11作为在放大的图示中的细节显示了在图10中以点划线圈出的上部的销区域；以及
图12中在放大的图示中显示了在图10中以点划线圈出的前部的销区域。
具体实施方式
在图1和2中示出了通用的轨道固定系统，在其中铺设在混凝土枕木1上的基本轨(Backenschiene)2借助于张紧夹3和枕木螺栓4来固定，在角度导向板的中间联接下，张紧夹3的中间的环圈(Schlaufe)沉透地(durchtauchend)被旋入混凝土枕木1的塑料螺旋销6。
在此应用了尖角螺纹-枕木螺栓4a(参见图3)或圆螺纹-枕木螺栓4b(参见图4)，它们关联有相应地匹配的尖角螺纹-塑料螺旋销6a或圆螺纹-塑料螺旋销6b。塑料螺旋销6或者说6a、6b具有大致柱形的销体，其在头部侧具有必要时带有销冠8(参见图4)的杆区域7且在其延续部中一方面具有锯齿状的外螺纹9以及另一方面具有内螺纹10。
在塑料螺旋销6的在图5至7或8至12中所示的两个实施方案中，销体非常厚壁地来构造，使得其在混凝土枕木1中可塑形变形。内螺纹9的螺纹内径Di与销体的外径Da的比例≤/0.67(参见图12)。外螺纹9的螺距9a锯齿状地来构造并且构造有大约18°的从螺纹冠部9b在旋入方向11上(参见在图5以及8和9中的箭头)下倾的、平的倾斜角且构造有在前的、下部的侧翼的大约12.5mm的大的、相等的导程P(参见图7和12)，而在后的、上部的侧翼以更陡的角度来实施。
杆区域7在两个带有螺旋地伸延的凸肩13的销变体中过渡到内螺纹10中，由此，杆区域7的内径在部分长度(在杆长度为40mm的情况下例如15mm)上经历直径减小，使得螺旋的凸肩等同于在真正的内螺纹之前的导入定心(Einfuehrzentrierung)。枕木螺栓4侵入并且在内螺纹10之前如此定位或取向，使得尖角螺纹-枕木螺栓4a不能切割自己的螺纹。
除了在带有尖角螺纹的枕木螺栓中用于避免旋入错误的最佳的旋入几何结构之外，塑料螺旋销6此外也具有其内螺纹10的最佳的啮合几何结构。在旋入方向11上相应在前的侧翼具有大约70°的导程角而在后的侧翼具有大约45°的导程角α(参见图7和12)。在内螺纹10的螺距的螺纹基底中，在前的和在后的侧翼以不同的半径R1或R1.5、也就是说以1mm和以1.5mm过渡到彼此中。如还从图7中得出，外螺纹9的同心布置的、以锯齿形构造的螺距9a的螺纹冠部9b构造有不同的过渡半径R2(2mm)和R1(1mm)。
图8至12的塑料螺旋销6的实施方案与根据图5至7的实施方案由此相区别，即杆区域7此外设有带有大约12.5mm的大的导程P的螺纹状的外部型面14并且销冠8在旋入方向11上以大约8°的锥角逐渐尖细(见图11)。
附图标记清单
1 混凝土枕木
2 基本轨
3 张紧夹
4 枕木螺栓
4a 尖角螺纹-枕木螺栓
4b 圆螺纹-枕木螺栓
5 角度导向盘
6 塑料螺旋销
6a 尖角螺纹-塑料螺旋销
6b 圆螺纹-塑料螺旋销
7 杆区域
8 销冠
9 外螺纹
9a 螺距
9b 螺纹冠部
10 内螺纹
11 旋入方向
12 倾斜角
13 螺旋的凸肩
14 螺纹状的外部型面
15 锥角
Di 内螺纹的螺纹内径
Da 销体的外径
P 导程
R1 倒圆半径
R1.5 倒圆半径
R2 倒圆半径
α 导程角(在后的侧翼)
β 导程角(在前的侧翼)。

Claims (12)

1.一种用于将轨道(2)固定在枕木(1)上的塑料螺旋销(6)，其带有大致柱形的销体，所述销体在头部侧具有杆区域(7)且在所述杆区域(7)的延续部中具有外螺纹(9)，利用所述外螺纹(9)它能够从所述枕木(1)中旋出或旋入其中，并且为了容纳枕木螺栓(4;4a,4b)在所述杆区域(7)下方设有内螺纹(10)，
其特征在于，
所述杆区域(7)在内部以过渡至所述内螺纹(10)的方式具有凸肩(13)，其在所述杆区域(7)的部分长度上减小内径并且至少在部分周缘上螺旋地伸延。
2.根据权利要求1所述的塑料螺旋销，
其特征在于，
所述枕木(1)为混凝土枕木。
3.根据权利要求1所述的塑料螺旋销，
其特征在于，
所述杆区域(7)向下联接销冠(8)。
4.根据权利要求1所述的塑料螺旋销，
其特征在于，
所述塑料螺旋销(6)的内螺纹(10)的在旋入方向(11)上相应在前的侧翼和相应在后的侧翼具有不同的导程角(ß,a)并且以带有不同的半径(R1,R1.5)的螺纹基底过渡到彼此中。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的塑料螺旋销，
其特征在于，
所述杆区域(7)构造有螺纹状的外部型面(14)。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的塑料螺旋销，
其特征在于，
所述外螺纹(9)的螺距(9a)锯齿状地构造有从螺纹冠部(9b)在旋入方向(11)上下倾的、平的倾斜角(12)并且构造有它的在前的、下面的侧翼的相等的、大的导程(P)和它的在后的、上面的侧翼的相对于在前的、下面的侧翼较陡的角度。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的塑料螺旋销，
其特征在于，
所述销体具有带有≤0.67的所述内螺纹(10)的螺纹内径(Di)与外径(Da)的比例的大的厚度。
8.根据权利要求7所述的塑料螺旋销，
其特征在于，
所述螺纹内径(Di)为15至20mm，而所述外径(Da)为30至35mm。
9.根据权利要求1至4中任一项所述的塑料螺旋销，
其特征在于，
所述内螺纹(10)具有不同于所述枕木螺栓(4;4a,4b)的螺纹的导程。
10.根据权利要求1至4中任一项所述的塑料螺旋销，
其特征在于，
所述内螺纹(10)构造有至少一个与其余导程不同的导程。
11.根据权利要求1至4中任一项所述的塑料螺旋销，
其特征在于，
所述塑料螺旋销的总长度至少为135至140mm。
12.根据权利要求3所述的塑料螺旋销，
其特征在于，
所述销冠(8)在旋入方向(11)上逐渐尖细地来构造。
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