DE10015522A1

DE10015522A1 - Rillenschienenherzstück sowie Verfahren zur Herstellung eines solchen

Info

Publication number: DE10015522A1
Application number: DE10015522A
Authority: DE
Inventors: Sebastian Benenowski; Thomas Christ
Original assignee: Voestalpine BWG GmbH; Butzbacher Weichenbau GmbH
Current assignee: Voestalpine Turnout Technology Germany GmbH
Priority date: 2000-03-30
Filing date: 2000-03-30
Publication date: 2001-10-04
Anticipated expiration: 2020-03-31
Also published as: ATE303471T1; DE50107245D1; ES2246951T3; EP1138829A3; EP1138829B1; HK1042734B; DE10015522B4; HK1042734A1; EP1138829A2

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Rillenschienenherzstück (10), umfassend einen Herzstückschnittpunktbereich (44) mit sich schneidenden Rillen (12, 14). Um mit konstruktiv einfachen Maßnahmen auch über eine große Länge vom Schnittpunkt der Rillen aus betrachtet in Längsrichtung des Herzstücks einen homogenen Werkstoffverlauf zu erzielen, wird vorgeschlagen, dass das Rillenschienenherzstück zwei in Längsrichtung des Herzstücks verlaufende Konstrukionsprofile (18, 20) umfasst, deren jeweiliger Verlauf einer Hälfte des Herzstücks in dessen Längsrichtung betrachtet entspricht, und dass die Konstruktionsprofile im Herzstückschnittpunktbereich in Längsrichtung des Herzstückes verschweißt sind.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Rillenschienenherzstück umfassend einen Herz stückschnittpunkt mit sich schneidenden Rillen. Ferner nimmt die Erfindung Bezug auf ein Verfahren zur Herstellung eines Rillenschienenherzstücks.

Bekannte Rillenschienenherzstücke bestehen aus einem Herzstückblock, an dessen Stirn flächen Anschlussschienen angeschweißt werden. In dem Block selbst werden sich schnei dende Rillen zur Ausbildung eines Radüberlaufbereiches ausgearbeitet, die gewöhnlich in die der Anschlussschienen übergehen.

Auch ist es bekannt, Herzstücke zu gießen, gleichwenn eine diesbezügliche Lösung auf wendig und kostenintensiv ist.

Aus der EP 0 533 528 B1 ist ein Schienenherzstück bekannt, bei dem als Ausgangsmaterial eine Bramme benutzt wird, die von ihren Stirnflächen ausgehend aufgeschlitzt und sodann die Schenkel gespreizt werden.

Alle diesbezügliche Lösungsvorschläge gehen davon aus, dass das Rillenschienenherzstück im Bereich der sich kreuzenden Rillen aus einem homogenen Material besteht, wobei im mehr oder weniger großen Abstand vom Schnittpunkt der Rillen eine Verbindung mit den Anschlussschienen erfolgt.

Der vorliegenden Erfindung liegt das Problem zu Grunde, ein Rillenschienenherzstück bzw. ein Verfahren zur Herstellung eines solchen so weiterzubilden, dass dieses mit konstruktiv einfachen Maßnahmen zur Verfügung gestellt wird und auch über eine große Länge vom Schnittpunkt der Rillen aus betrachtet in Längsrichtung einen homogenen Werkstoffverlauf zeigt. Dabei sollen gewünschte Herzstückwinkel problemlos ausgebildet werden können. Ferner soll die Möglichkeit geschaffen sein, den verschleißintensiven Radüberlaufbereich ver schleißfest auszubilden.

Das Problem wird erfindungsgemäß mit einem Rillenschienenherzstück der eingangs genann ten Art im Wesentlichen dadurch gelöst, dass das Rillenschienenherzstück zwei in Längs richtung des Herzstücks verlaufende Konstruktionsprofile umfasst, deren jeweiliger Verlauf einer Hälfte des Herzstücks in dessen Längsrichtung betrachtet entspricht, und dass die Kon struktionsprofile im Herzstückschnittpunktbereich in Längsrichtung des Herzstückes ver schweißt sind.

Abweichend vom vorbekannten Stand der Technik besteht der Herzstückschnittpunktbereich aus Abschnitten von zwei getrennt hergestellten Konstruktionsprofilen, die im Schnittpunktbe reich wie Überlaufbereich miteinander verschweißt sind. Da das Schienenherzstück jeweils nur ein Abschnitt der miteinander verbundenen Konstruktionsprofile ist, kann im erheblichen Abstand zum Herzstück selbst eine Verbindung mit Anschlussschienen erfolgen. Somit ist im unmittelbaren Bereich des Herzstückes ein Stumpfschweiß nicht erforderlich mit der Folge, dass sich in Längsrichtung ein homogener Werkstückverlauf ergibt. Da der nach dem Stand der Technik erforderliche homogene Herzstückblock nicht notwendig ist, kann der Herz stückbereich selbst kürzer ausgebildet werden. Somit ergibt sich eine kurze kompakte Bauweise, die auch große Herzstückwinkel zulässt, ohne dass der Fahrtkomfort eines ein entsprechendes Herzstück durchfahrenden Fahrzeuges beeinträchtigt wird.

Erfindungsgemäß werden zwei symmetrische Konstruktionsprofile wie zum Beispiel Dick stegschienen oder Vierkantprofile mit Vollkopfprofil so gebogen, dass ihre Form einem in der Längsachse geteilten Herzstück entspricht. Dabei sind die Konstruktionsprofile in ihren einander zugewandten und miteinander zu verschweißenden Fügeflächen plan bearbeitet. Die Schienenköpfe selbst weisen Schweißnahtvorbereitungen wie Fugen auf, um die Konstruk tionsprofile durch Verbindungsschweißung verbinden zu können. Dabei kann die Schweißver bindung aus verschiedenen Lagen bestehen, die gegebenenfalls Zusätze aufweisen. Ins besondere kann die Verschweißung eine Decklage mit einem Zusatzwerkstoff umfassen, der sowohl für Verbindungsschweißungen zum Beispiel für hochlegierte rostfreie Stähle und Mischverbindungen zwischen diesen und normalen Baustählen als auch als Auftragswerkstoff für Schienen und Weichenteile üblich ist. Hierdurch ergibt sich die Möglichkeit, dass die verwendeten Schweißzusatzwerkstoffe verschleißmindernde Eigenschaften erfahren, so dass insbesondere die von dem Rad durchfahrenen Bereiche verschleißfest ausgebildet werden können. Hierzu ist auch vorgesehen, dass die sich kreuzenden Rillen des Herzstückes in ihren Böden bzw. ihrem gemeinsamen Boden durch Schweißmaterial gebildet sind bzw. ist.

Des Weiteren können die Konstruktionsprofile über zwei oder mehrere Schraubverbindungen zueinander fixiert sein und als so gebildete Einheit auf einer gemeinsamen Grundplatte angeordnet und mit dieser durch normale Schweißtechniken verbunden werden. Andere Verbindungsarten sind gleichfalls möglich.

Ein Verfahren zum Herstellen eines Rillenschienenherzstückes zeichnet sich durch die Verfahrensschritte aus:

- Verwenden von zwei Konstruktionsprofilen mit Vollkopf, die nebeneinander ausge richtet und untereinander verschweißt werden,
- planes Bearbeiten der Konstruktionsprofile in ihren miteinander zu verschweißenden Fügeflächen und Ausbilden von Fugen im jeweiligen Schienenkopf,
- Ausrichten der Konstruktionsprofile zueinander derart, dass jedes Konstruktionsprofil einem Verlauf einer Hälfte des herzustellenden Herzstücks entlang seiner Längsachse betrachtet entspricht,
- Verschweißen der Konstruktionsprofile und
- Ausbilden von Rillen in den Köpfen der Konstruktionsprofile.

Insbesondere ist vorgesehen, dass die Konstruktionsprofile vor dem Verschweißen mitein ander auf einer gemeinsamen Unterlage wie Platte angeordnet und mit dieser verbunden wie verschweißt werden. Ferner sollten die Konstruktionsprofile vor dem Verschweißen unter einander und/oder vor dem Verbinden mit der Unterlage durch Schraubverbindungen mitein ander verbunden und fixiert werden.

Die Konstruktionsprofile selbst werden insbesondere durch Verbindungsschweißen wie Elektrodenhandschweißen oder Metallschutzgasschweißen verbunden. Auch kann vorgesehen sein, dass die Längsschweißnaht zwischen den Konstruktionsprofilen mehrlagig ausgebildet ist. So können Wurzel- und Fülllagen sowie Decklagen vorgesehen sein, die gegebenenfalls unterschiedliche Werkstoffeigenschaften durch Zusatzwerkstoffe aufweisen können. Hierdurch können die einem besonderen Verschleiß ausgesetzten Bereiche der nach dem Verbinden der Konstruktionsprofile auszubildenden bzw. auszuarbeitenden Rillen verschleißfeste Eigen schaften erhalten. Dabei kann die Wurzel- bzw. Fülllage durch Verbindungsschweißen und/oder die Decklage durch Auftragsschweißen hergestellt werden.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmalen - für sich und/oder in Kombination -, sondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines der Zeichnungen zu entnehmenden bevorzugten Ausführungsbeispiels.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf ein Rillenschienenherzstück,

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie C-C in Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie D-D in Fig. 1 und

Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie E-E in Fig. 1.

In Fig. 1 ist rein prinzipiell ein Rillenschienenherzstück 10 dargestellt, in dem in bekannter Weise sich schneidende Rillen 12, 14 verlaufen. Der Herzstückschnittpunktbereich wie Rad überlaufbereich, in dem sich die Rillen 12, 14 kreuzen und in Fig. 1 umrandet ist (Bezugs zeichen 16), ist nach dem Stand der Technik üblicherweise als homogener Block ausgebildet. Dieser kann durch Gießen oder durch Schlitzen und Spreizen einer Bramme hergestellt werden, wie der eingangs abgehandelte Stand der Technik verdeutlicht.

Erfindungsgemäß besteht das Rillenschienenherzstück aus zwei Konstruktionsprofilen 18, 20, die im Ausgangszustand als Vollkopfprofil ausgebildet sind. Als Konstruktionsprofile kommen zum Beispiel Dickstegschienen oder Vierkantprofile in Frage, ohne dass hierdurch eine Einschränkung der erfindungsgemäßen Lehre erfolgt. Die Konstruktionsprofile 18, 20 werden nun derart gebogen und zueinander ausgerichtet, dass sie die Form des in seiner Längsachse geteilten fertigen Herzstückes 10 entsprechen. In ihren vorgesehenen Fügeflächen werden die Profile 18, 20 plan bearbeitet. Ferner erfolgt im jeweiligen Schienenkopf eine Schweißnahtvorbereitung in Form von Fugen 22, 24, 26, 28, die für das Verschweißen der Konstruktionsprofile 18, 20 erforderlich sind. Sodann werden die Konstruktionsprofile 18, 20 zueinander mittels Schraubverbindungen 30 kraftschlüssig verbunden. Dabei können die Schraubverbindungen Nord-Lock-Schraubsicherungen aufweisen. Insoweit wird auf bekannte Konstruktionen verwiesen.

Die miteinander verschraubten und eine Einheit bildenden Konstruktionsprofile 18, 20 werden auf einer gemeinsamen Unterlage wie Grundplatte 32 aufgebracht und mit dieser in normaler Schweißtechnik verbunden.

Die Konstruktionsprofile 18, 20 werden sodann in Längsrichtung des Herzstückes 10 im Wesentlichen durch Verbindungsschweißung verbunden. Die entsprechenden in den Fugen 22, 24, 26, 28, 30, 32 ausgebildeten Schweißnähte sind mit den Bezugszeichen 38, 40, 42 versehen, wobei in den Schnittdarstellungen die Schweißnähte selbst bereits teilweise be arbeitet sind, und zwar durch Ausbilden der Rillen 12, 14; denn erst nach dem Verschweißen der Konstruktionsprofile 18, 20 werden in deren Köpfen 19, 21 die Rillen 12, 14 ausgebildet, so dass infolgedessen im Schnittbereich 44 der Rillen 12, 14 die Schweißnaht 42 bis auf einen Bodenbereich abgetragen ist, der gleichzeitig den Boden der den Radüberlaufbereich 44 schneidenden Rillen 12, 14 ist.

Da erst nach dem Verschweißen der Konstruktionsprofile 18, 20 die Rillen 12, 14 durch zum Beispiel Fräsen ausgearbeitet werden, können die Schweißnähte derart ausgelegt werden, dass die einem besonderen Verschleiß ausgesetzten Rillenbereiche wie der Boden im Schnitt bereich 44 oder die Innenflanken der Rillen 12, 14 in der Nähe des Schnittpunktes 44 (Fig. 3) aus verschleißarmen Material bestehen. Hierzu können beim Verbindungsschweißen der Konstruktionsprofile 18, 20 Schweißzusatzwerkstoffe mit verschleißmindernden Eigenschaften verwendet werden, die zum Beispiel für hochlegierte rostfreie Stähle und Mischverbindungen zwischen diesen und normalen Baustählen oder als Auftragswerkstoffe für Schienen und Weichenteile zum Einsatz gelangen.

Ferner besteht die Möglichkeit, die Schweißnähte 38, 40 durch Lagen, sogenannte Wurzel- und Fülllagen und Decklagen auszubilden, wobei die Wurzel- und Fülllagen Verbindungs zusätze und die Decklage, die mit einem das Herzstück 10 durchfahrenden Rades wechsel wirken, mit Auftragszusätzen versehen werden.

Außerhalb des unmittelbaren Radüberlaufbereichs 44 sind zwischen den zueinander divergie renden Schenkeln der Konstruktionsprofile 18, 20 in gewohnter Weise Abdeckbleche 44, 46 wie Tränenbleche angebracht, um einen straßenbündigen Einbau zu ermöglichen.

Durch die erfindungsgemäße Lehre ist im unmittelbaren Bereich der sich schneidenden Rillen 12, 14 eine Stumpfschweißverbindung nicht notwendig. Vielmehr werden zur Ausbildung des Herzstücks 10 in dessen Längsrichtung Konstruktionsprofile verschweißt, die im Ausgangs zustand ein Vollkopfprofil zeigen. Die erfindungsgemäße Lehre ermöglicht die Herstellung von Herzstücken z. B. mit kleinen Herzstückwinkeln zwischen zum Beispiel 0°-40° und/oder Flachrillenbereichen gewünschte Länge, auf denen die Spurkranzkuppe eines Rades abrollen kann.

Losgelöst hiervon sind die nach dem Stand der Technik aufgrund der verwendeten homogenen Herzstückblöcke zu berücksichtigenden Nebenbedingungen, die konstruktive Begrenzun gen bei der Ausbildung von Herzstücken erforderlich machen, gegenstandslos.

Claims

1. Rillenschienenherzstück (10) umfassend einen durch sich schneidende Rillen (12, 14) gebildeten Herzstückschnittpunktbereich wie Radüberlaufbereich (44), dadurch gekennzeichnet, dass das Herzstück zwei in dessen Längsrichtung verlaufende Konstruktionsprofile (18, 20) umfasst, deren jeweiliger Verlauf einer Hälfte des Herzstücks entlang dessen Längsachse betrachtet entspricht, und dass die Konstruktionsprofile im Herzstück schnittpunktbereich (44) in Längsrichtung des Herzstücks verschweißt sind.

2. Rillenschienenherzstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Konstruktionsprofile (18, 20) von einer gemeinsamen Unterlage wie Grund platte (36) ausgehen und mit dieser verbunden wie verschweißt sind.

3. Rillenschienenherzstück nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Konstruktionsprofile (18, 20) in ihren einander zugewandten und miteinander zu verschweißenden Fügeflächen plan bearbeitet sind.

4. Rillenschienenherzstück nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Konstruktionsprofile (18, 20) zur Ausbildung einer Schweißnaht in ihren Köpfen (19, 21) mit einer Schweißnahtvorbereitung wie Fuge (22, 24, 26, 28) ver sehen sind.

5. Rillenschienenherzstück nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Konstruktionsprofile (18, 20) über die Schweißnaht verbunden sind, die durch Verbindungsschweißung ausgebildet ist.

6. Rillenschienenherzstück nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißnaht (38, 40) aus zumindest einer Wurzellage und einer Decklage gegebenenfalls unterschiedlicher Materialeigenschaften besteht.

7. Rillenschienenherzstück nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Decklage einen verschleißfesten Zusatzwerkstoff enthält oder aus einem solchen besteht.

8. Rillenschienenherzstück nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die sich kreuzenden Rillen in ihrem gemeinsamen Boden aus Schweißwerk stoffmaterial bestehen.

9. Rillenschienenherzstück nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Konstruktionsprofile (18, 20) über Schraubverbindungen (34) kraftschlüssig verbunden sind.

10. Rillenschienenherzstück nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Konstruktionsprofile (18, 20) Vollkopfprofile sind, in die nach deren Ver schweißen die Rillen (12, 14) eingearbeitet sind.

11. Rillenschienenherzstück nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Konstruktionsprofil (18, 20) eine Dickstegschiene oder ein Vierkantprofil ist.

12. Verfahren zum Herstellen eines Rillenschienenherzstücks umfassend die Verfah rensschritte:

- Verwenden von zwei Konstruktionsprofilen mit Vollkopf, die nebeneinander ausgerichtet und untereinander verschweißt werden,
- planes Bearbeiten der Konstruktionsprofile in ihren miteinander zu verschwei ßenden Fügeflächen und Ausbilden von Schweißfugen,
- Ausrichten der Konstruktionsprofile zueinander derart, dass jedes Konstruk tionsprofil einem Verlauf einer Hälfte des herzustellenden Herzstücks entlang seiner Längsachse betrachtet entspricht,
- Verschweißen der Konstruktionsprofile und
- Ausbilden von Rillen in den Köpfen der Konstruktionsprofile.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Konstruktionsprofile vor dem Verschweißen untereinander auf einer gemein samen Unterlage wie Platte angeordnet und mit dieser verbunden wie verschweißt werden.

14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Konstruktionsprofile vor dem Verschweißen untereinander und/oder vor dem Verbinden mit der Unterlage über zumindest eine Schraubverbindung miteinander kraftschlüssig verbunden werden.

15. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Konstruktionsprofile durch Verbindungsschweißen verbunden werden.

16. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Konstruktionsprofile mehrlagig mit gegebenenfalls unterschiedlichen Materi aleigenschaften verschweißt werden.

17. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißnaht zwischen den Konstruktionsprofilen zumindest abschnittsweise eine Decklage mit verschleißmindernden Eigenschaften aufweist.

18. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Konstruktionsprofile mittels Elektrodenhandschweißen oder Metallschutz gasschweißen oder Laserstrahlschweißen oder Elektroschlackeschweißen oder Metall lichtbogenschweißen verbunden werden.

19. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißnaht zumindest abschnittsweise als Auftragsschweißung ausgebildet ist.