DE2262087C3 - Verfahren zur Herstellung von Kontaktflächen für den Anschluß elektrischer Leiter an Schienen - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Kontaktflächen für den Anschluß elektrischer Lei- ■ ter an Schienen zum Befestigen der elektrischen Leiter an der Schiene.

Bei elektrisch betriebenen Bahnen wird der elektri- »ehe Strom über Oberleitungen oder Stromschienen dem Antriebsmotor zugeführt. Die Ruckleitung des elektrischen Stromes geschieht über die Schienen und von dort über elektrische Leiter zu den Stromquellen. Diese elektrischen Leiter müssen sicher und ohne grofte Übergangswiderstände mit der Schiene verbunden werden. Auch an anderen Stellen des Gleisnetzes sind Verbindungen elektrischer Leiter mt der Schiene notwendig, z. B. für Erdungszwecke oder zur Verringerung der Streuströme bei Gleichstrombahnen.

Das Befestigen dieser elektrischen Leiter, die aus Sicherheitsgründen meist einen großen Querschnitt haben müssen, gestaltet sich in der Praxis ziemlich schwierig.

Nach einem bekannten Verfahren wird ein Loch in den Schienensteg gebohrt. Der elektrische Leiter wird an seinem Ende mit einem Kabelschuh versehen, der !mittels Schraube an der Schiene befestigt wird. Hierbei fet das in den Schienensteg gebohrte Loch von besonderem Nachteil, denn es schwächt die Schiene und kann Ausgangspunkt für Rißbildung sein. Da nicht alle Schienen einen völlig ebenen Steg haben, ist die sichere Anlage des Kabelschuhs und damit der gute elektrische Kontakt bei schrägen oder gewölbten Stegen nicht gewährleistet. Das kann zu Schmorkontakten führen, die Kabelschuh und Schiene zerstören.

Weiter ist ein Verfahren bekannt, bei dem ein Spetialkabelschuh in eine Bohrung im Schienensteg getteckt wird. Der Kabelschuh hat seinerseits eine Bohrung, in die ein konischer Stift eingeschlagen wird, so daß sich der Kabelschuh weitet und an die Wandung der Bohrung anlegt. Auch hierdurch wird der Schienensteg und dadurch die Schiene geschwächt.

Werden die Enden der elektrischen Leiter, die meist mit einem Kabelschuh versehen sind, an den Schienen- ^ft5 steg oder -fuß angelötet, führt diese mehr oder weniger punktförmige Anwärmung der Schiene oft zu urgünstigen metallurgischen Veränderungen des Schientnstahlgefüges. Hierdurch können Risse in der Schiene entstehen. Außerdem führt diese Korni der Aimärmung zu einem ungünstigen Spannungs/ustand in der Schiene, so daß daraus Schienenbrüche resultieren können. Geschieht die Ausführung der Lotung nicht sorgfaltig, so daß die Verbindungsflache zwischen Kabelschuh und Schiene zu klein is», wird diese beim Durchgang großer Strome erwärmt, die Lötstelle wird weich und das Kupferkabel fällt von der Schiene ab.

Weiterhin sind Verfahren bekannt, bei denen die Kabel oder Kabelschuhe an die Schiene angeschweißt werden. Beim aluminothermischen Anschweißen wird ein heißflüssiges Metall, meist Kupfer, erzeugt, das durch eine Zwangsform auf den elektrischen Leiter und die Schiene gegossen wird, wobei diese durch den großen Wärmeinhalt geschmolzen und miteinander verschweißt werden.

Außerdem kann man elektrische Energie, z. B. bei der Entladung eines Kondensators, dazu benutzen, einen elektrischen Leiter oder einen Kabelschuh und die Schweißstelle an der Schiene zu schmelzen und die Teile zu verschweißen.

Nachteilig ist bei diesem Anschweißen, daß es zu ungünstigen metallurgischen Veränderungen des Schienenstahlgefüges führen kann und dadurch die Rißbildung in der Schiene begünstigt wird. Außerdem führt diese Art der Erhitzung zu einem ungünstigen Spannungszjstand in der Schiene, so daß Schienenbrüche entstehen können.

Bei einer anderen Art der Verbindung eines Kabelschuhs mit der Schiene bedient man sich der Hilfe von Schockwellen, die einen so großen Druck zwischen den Teilen erzeugen, daß diese zusammenschweißen. Die Schockwellen werden vor allem durch die Explosion von Sprengstoff erzeugt. Von großem Nachteil ist diese Art der Befestigung durch die umweltfeindlichen Geräusche, vor allem in bewohnten Gegenden.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, welches die obengenannten Nachteile vermeidet und ein rationelles und wirtschaftliches Arbeiten gestattet. Diese Aufgabe wird erfindungsgeniäß dadurch gelöst, daß die Befestigung an einem oder zwei dem Schienensteg angepaßten, zwischen den zu verschweißenden Schienenenden angeordneten, gelochten Stahlstücken erfolgt, die gleichzeitig durch das Verbindungsschweißen der Schienenenden mit eingeschweißt werden.

In einer bevorzugten Ausführungsweise werden die gelochten Stahlstücke nach dem aluminothermischen Einschweißen verzinnt. Dabei werden auftretende Übergangswiderstände erheblich reduziert.

In einer weiteren bevorzugten Ausführung werden zwischen dem elektrischen Leiter und dem Stahlstück Kupferringe bzw. verzinnte Kupferringe eingelegt. Dies dient zur Vergrößerung der Übergangsfläche und führt zu einer weiteren Verminderung der auftretenden Übergangswiderstände.

Dieses neue Verfahren gestattet bei der Ausführung von Neubau- oder Umbaustrecken die gleichzeitige Herstellung von Kontaktflächen für die Befestigung der elektrischen Leiter beim Verbindungsschweißen der Schienen. Die Schienen werden endlos zusammengeschweißt, und man erhält gleichzeitig an den gewünschten Stellen die Kontaktflächen, die zum Anschluß der elektrischen Leiter dienen. Dabei ist die Form des Schienensteg? ohne Einfluß auf die Güte der Verbindung, und ungünstige metallurgische Veränderungen des Schienenstanls werden vermieden.

Von besonderem Vorteil ist die leichte Demontier barkeit der elektrischen Leiter, wenn diese fur Meßzwecke bei der Inspektion oder der Durcharbeitung des Gleises abgenommen werden müssen. Besonders rationell wirkt sich dieses Verfahren im Sinne der Peruinaleinsparung aus, denn das tunschweißen der Stahl· stücke wird von dem Schweißer vorgenommen, der auch gleichzeitig die beiden Schienenenden aluminathermisch verschweißt.

In den F ι g. 1 bis 4 ist das erfindungsgemäße Verfahren zur weiteren Erläuterung dargestellt. Dabei zeigt

Fig.) einen vertikalen Schnitt durch die beiden an den Schienen angesetzten Hälften der Gießform, in die mit Bohrungen versehene Stahlstücke eingelegt sind.

F i g. 2 zeig, einen horizontalen Schnitt durch die Schienen, die Gießformhälften und die darin eingelegien Stahlstücke.

F i g. 3 zeigt am vertikalen Schnitt durch die Schiene die planparallelen Kontaktflächen der Stahlstücke;

Fig.4 zeigt einen horizontalen Schnitt durch die Verbindung des Kabelschuhs mit der Schiene.

Beim bekannten aiuminothermischen Schmelzschweißverfahren werden die Schienen mit einer definierten Lücke verlegt, die mit Gießformhälften aus gebundenem Quarz.sand umgeben wird. Der Gießraum mit den Schienenenden wird üblicherweise von oben durch die Form mit einer Gasflamme vorgewärmt. Beim anschließenden Einguß des heißflüssigen auf aluminothermischem Wege erzeugten Stahls werden die Schienenenden aufgeschmolzen und verschweißt.

Gemäß F ι g. 1 werden Jic Gießformhällten 2 um die Schiene gelegt. In die Gießform sind die mit Bohrungen versehenen Stahlstucke 3 eingelegt. Die Gießformhäiften 2 enthalten für die Vorwärmung und den Gießvo,-s gang notwendige Luftpfeifen 4 und Steiger 5, die mit dem Gießraum in Verbindung stehen. Gemäß F i g. I enthalten beide Gießformhalf ten 2 je ein .Stahlstück 3. Sollen die elektrischen Leiter jedoch nur einseitig an die Schiene I angeschlossen w erdin, so wird eine Gieß-

ίο formhälfie 2 mit Stahlsiück 3 verwendet und eine ohne Stahlstuck 3, die dann nur aus Sand besteht.

F i g. 2 zeig! einen horizontalen Schnitt durch die mit einer Lücke von etwa 20 mm verlegten Schiene 1. die Gießformhälften 2 und die darin eingelegten Stahlstükke 3. Der so geschaffene Gießraum wird üblicherweise mit einer Gasflamme vorgewärmt. Durch den Einguß eines aluminothermisch erzeugten heißen Stahls in die Gießformen 2 worden gleichzeitig die Schienen 1 und die Stahlstücke 3 miteinander verschweißt. Nach dem

ίο Erkalten des eingegossenen Stahls werden die Gießformhälften abgenommen.

Gemäß F i g. 3 werden an den entstandenen planparallelen Kontaktflächen der .Stahlstücke 3 die Kabelschuhe 6 mit den elektrischen Leitern 7 über Schrauben 8 angeklemmt.

In Γ i g. 4 wird zwischen Kabelschuh 6 und Stahlstück 3 zur Vergrößerung der Übergangsfläche und zur Verminderung der ÜbergangsvMdcrstände Kupferringe 9 eingelegt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentanspruch:;:

1. Verfahren /ur Herstellung von Kontaktflächen für den Anschluß elektrischer Leiter an Schienen /um Befestigen der elektrischen Leiter an der Schiene, dadurch gekennzeichnet, dall die Befestigung an einem oder zwei <i "in .Schienensteg angepaßten, /.wischen den zu verschweißenden Schienenenden angeordneten, gelochten Stahlstükken (J) erfolgt, die gleichzeitig durch das Verbindungsschweißen der Schienenenden mit einge- »chweißt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Stahlstücke (3) anschließend nach is dem Einschweißen verzinnt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem eingeschweißten Stahlstück (3) und dem elektrischen Leiter (7) Kupferringe (9) bzw. verzinnte Kupferringe (9) ein- jo gelegt werden.