DE2554625C3 - Holzschwelle, insbesondere für Eisenbahngleise - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Holzschwelle, insbesondere für Eisenbahngleise oder Schienen schwerer Arbeitsmaschinen, mit an belasteten Stellen der Schwelle in quer zu deren Längsrichtung verlaufenden Nuten eingelassenen Verstärkungseinlagen.

Beim Eisenbahnbau werden Holz-, Stahl- oder Eisenbetonschwellen verwendet. Die Holzschwellen bestehen dabei aus Vollholz, in denen die Holzfasern quer zur Schienenrichtung, also in Schwellenlängsrichtung laufen. An den Befestigungsstellen für die Schienen werden die Schwellen während ihrer Nutzung hohen Wechselbelastungen ausgesetzt, welche senkrecht zu den Holzfasern in der Schwelle wirken, so daß die Schwelle auf Dauer unter solchen Belastungen zusammengequetscht wird und dauerhaften Verformungen unterliegt Um die Verteilung der Belastungen auf eine größere Fläche zu ermöglichen, ist es gebräuchlich, unter der Schiene Schwellenplatten aus Metall anzubringen. Durch solche Schwellenplatten können jedoch die Quetsch Verformungen nur herausgezögert, nicht aber auf Dauer verhindert werden. Die Tiefe der Quetschverformung kann bis zu 20 mm erreichen. Die Quetschung des Holzes ist offensichtlich um so größer, je weicher das zur Herstellung der Schwelle benutzte Holz ist, tritt jedoch auch bei hartem Holz auf. Wenn die. Fahrtgeschwindigkeit der Züge über 140 km/h hinaus gesteigert wird, sind bleibende Verformungen in den Eisenbahnschwellen nicht mehr zulässig.

Aus der österreichischen Patentschrift 91 S67 sind Eisenbahn-Hölzschwellen bekannt, die an den Stellen der Schienenauflager mit flachen breiten Nuten versehen sind, in welchen breite Hartholzeinsätze verkeilt sind, welche etwas über die Oberseite der Schwelle hinausstehen. Durch die Hartholzeinsätze werden jedoch die auftretenden Belastungen am Boden der Nut ebenfalls senkrecht zu den Holzfasern in die Schwelle eingeleitet, was nach längerem Betrieb ebenfalls zu bleibenden Quetschverformungen führen muß.

ίο Außerdem wird durch eine Knifteinileitung im wesentlichen senkrecht zur Richtung der Holzfasern die Neigung begünstigt, daß die Schwelle sich in Faserrichtung aufspaltet und daher ausgewechselt werden muß.
Demgegenüber wird durch die Erfindung die Aufgabe gelöst, die Lebensdauer der Holzschwelle der eingangs erwähnten Art durch Verringerung der GefaJir bleibender Quetschverformungen und Rißbildungen wesentlich zu steigern.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Nuten und die Einlagen einen sich zum Schwelleninneren hin verjüngenden keilförmigen Querschnitt haben und daß die Einlagen in den Nuten durch Kleben befestigt sind.

Durch die erfindungsgemäße Gestaltung werden wegen der schräg zur Faserrichtung verlaufenden Außenflächen der Verstärkungseinlagep die von diesen in die Schwelle eingeleiteten Belastungen schräg zur Faserrichtung oder in Faserrichtung in die Schwelle eingeleitet. Di die Druckfestigkeit des Holzes in Richtung der Holzfasern um 6 bis 10 mal größer als die Druckfestigkeit senkrecht zu den Fasern ist, wird durch die erfindungsgemäße Lösung die Tragfähigkeit der Holzschwelle besser ausgenutzt. Hierdurch wirken die erfindungsgemäßen Verstärkungseinlagen sowohl bleibenden Quetschverformungen als auch dem Aufspalten der Schwellen entlang den Fasern entgegen, so daß die Dauerfestigkeit der Schwelle wesentlich erhöht ist. Es wurde experimentell festgestellt, daß durch die Anwendung der erfindungsgemäßen Είηΐε ;en die Größe der

ίο unter dem Einfluß der Wechselbelastungen erzeugten bleibenden Verformungen der Schwelle um nahezu das Zehnfache vermindert werden kann.

Es sind zwar an sich Schienenschwellenplatten bekannt, die an ihrer Unterseite keilförmige Schneiden aufweisen (US-PS 4 92 528). Diese Schneiden sollen jedoch zur seitlichen Festlegung der Schwellenplatte dienen und werden nicht in entsprechende in der Schwelle vorgefertigte Nuten eingeführt, sondern in das Holz der Schwelle hineingepreßt oder hindngeschla-

5i/ gen. Wenn diese Schneiden einmal in die Schwelle eingetrieben sind, liegt die Schwcllenplatte mit ihrer waagerechten Unterseite auf der Oberseite der Schwelle auf, so daß auch hier die auf die Schwellenplatte einwirkenden Belastungen im wesentlichen senkrecht

5ϊ zur Faserrichtung in die Schwelle eingeleitet werden. Die bekannten keilförmigen Schneiden sind daher von ihrer Wirkung her nicht mit den keilförmigen Einlagen gemäß der Erfindung vergleichbar.

Die erfindungsgemäßen Einlagen können aus geeignet festen Materialien bestehen, wie aus Hartholz, aus mit Kunststoffen getränkten und daher verfestigten Holz, aus Metall, Beton wie auch aus Keramik oder Kunststoff. Jede dieser Einlagen kann monolithisch gestaltet oder aus mehreren Teilen zusammengesetzt

f>5 sein und wird in die Schwelle fest eingeklebt.

Sollen als Einlagen Holzkeile angewendet Werden, können die Fasern in diesen Einlagen quer zu der von der Schiene auf die Schwelle übertragenen Kraft

verlaufen. In diesem Fall muß das zur Erzeugung der Keile verwendete Holz härter sein, als das Holz, aus welchem die Schwelle hergestellt ist. Wenn aber die Holzfasern im Keil parallel zu der Richtung der von der Schiene übertragenen Druckkraft verlaufen, darf das Material der keilförmigen Einlagen dieselbe Härte wie die des Materials haben, aus welchem die Schwelle besteht. Für die Einlagen eignet sich besonders Holz, dessen Härte v\d Druckfestigkeit durch Tränkung mit Kunstharzen vergrößert wurde.

An den belasteten Stellen der Schwelle können eine oder mehrere der Einlagen vorgesehen sein. Vorzugsweise hat die keilförmige Einlage einen abgerundeten Scheitel.

Durch entsprechende Gestaltung der Einlagen sowie der für sie vorgesehenen Nuten kann zusätzlich zu der Klebbefestigung dem Herausfallen der Einlagen aus der Schwelle vorgebeugt werden. Hierzu können die Einlagen und entsprechend die Nuten z. B. den Querschnitt eines fünfeckigen Prismas haben. Auf der parallel zur Schwelle verlaufenden Ebene solcher Einlagen ruht die Schiene oder ihre Schwedenplatte. Zwei dieser Ebene gegenüberliegende Ebenen fibertragen die Druckkraft der Schiene auf die Schwelle. Die beiden daran angrenzenden Ebenen hingegen bilden Stützflächen, weiche das Herausfallen der Einlage aus der Schwelle verhindern.

Dem Aufspalten der Schwellen unter dem Schienendruck kann außerdem zusätzlich entgegengewirkt werden durch einen krummlinigen Längsumriß der einander berührenden Flächen der Einlage und der Schwelle. So können wenigstens eine Einlage und die ihr zugeordnete Nut größer und kleiner werdende Querschnitte über ihre Länge hin haben, so daß die Einlage in der Schwelle wie eine diese zusammenhaltende Klammer arbeitet. Zu demselben Zweck kann auch der Querschnitt der Einlagen an ihren Enden größer als in ihrem mittleren Teil sein, oder die Einlagen können wellenartige Wülste und Verengungen aufweisen.

Die erfinc'jngsgemäße Schwelle kann überall dort angewendet werden, wo Holzelemente zur Übertragung großer quer zu den Holzfasern wirkender Druckkräfte angewendet werden, beispielsweise bei Abstützungen für schwere Maschinen oder Werkzeuge und für Gleise für schwere Arbeitsmaschinen u. dgl.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, die aus der Zeichnung ersichtlich sind. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 einen Teil der Holzschwelle zusammen mit der auf ihr ruhenden Schient und deren Befestigungselementen im Querschnitt,

Fig. 2 die Draufsicht auf die Schwelle aus Fig. 1 jedoch ohne Schiene und deren Befestigungselemente,

F i g. 3 eine andere Ausführungsform der Schwelle in der F i g. 1 entsprechenden Ansicht,

F i g. 4 und 5 weitere Ausführungsformen der Schwelle,

F i g. 6 eine der Ansicht in F i g. 1 entsprechende Ansicht einer weiteren Ausführungsform mit Guinmizwischenlagen,

F i g. 7 den Schnitt entlang Linie A^A aus F i g. 8 durch für die Schwelle klammerartig wirkende Einlagen,

F i g. 8 die Draufsicht der Ausführungsform aus Fig.7,

F ϊ g. 9 den Schnitt entsprechend ß-ßin F i g. 8,

Fig. 10 eine weitere derartige Ausführungsform in der Draufsicht, und

F i g. 11 die Schwelle nach F i g, 10 entsprechend dem Schnitt C-C

In der in Fig. 1 und 2 gezeigten Lösung ist die Holzschwelle 1 unter jeder Schiene 6 mit zwei Einlagen 2 in der Gestalt von Keilen mit abgerundeten Scheiteln versehen. Jede Einlage 2 ist in eine in die Schwelle 1 eingefräste Nut eingesetzt, deren Querschnitt dem der Einlagen 2 angepaßt ist. Zwischen dem Boden der Nut und dem abgerundeten Scheitel der Einlage ist ein Spiel freigelassen. Die Einlagen 2 reichen über die gesamte Schwellenbreite. Auf den Einlagen 2 ruht die übliche stählerne, an der Schwelle 1 mit vier Schrauben 4 befestigte Schweilenplatte 3. An der Schwellenplatte 3 ist mit Schraubenklemmen 5 die Schiene 6 befestigt. Die Kraft F, mit welcher die Schwellenplatte 3 auf jede Einlage 2 drückt, verteilt sich gemäß dem Prinzip der Keilwirkung auf zwei Tragkräfte Fi und FI, mit weichen die Keilflächen der Einlage 2 auf die Schwelle 1 wirken. Die Kräfte Fl und F2 verlaufen schräg zu dem Verlauf der Holzfasern in der Schwelle; jedoch sind ihre horizontalen Komponenten FIl i—d F21, welche parallel zu den Holzfasern verlaufen, größer als die vertikalen, zu den Fasern rechtwinkligen Komponenten F12 und F22. Die Kraft F verteilt sich somit hauptsächlich in Richtung der Holzfasern und wirkt nur in geringem Maße quer zu den Fasern. Unabhängig vor. dieser vorteilhaften Änderung der Wirkungsrichtung der Kräfte üben die Einlagen 2 noch eine andere günstige Wirkung aus, weil die Berührungsfläche der Einlagen 2 mit der Schwelle 1 größer ist als die

jo Stützfläche der Schwellenplatte 3. Infolgedessen ist der von den Einlagen 2 pro Flächeneinheit auf die Schwelle ausgeübte Druck kleiner als bei einer Ausführungsform, bei welcher die Einlagen fehlen und die Kräfte unmittelbar über die Schwellenplatte in die Schwelle

r> eingeleitet werden.

Bei der aus F i g. J ersichtlichen Lösung ist unter jeder Schiene nur eine aus zwei Teilen bestehende Einlage 2 vorhanden, wohingegen in der Lösung aus F i g. 4 sich unter der Schwellenplatte 3 einer Schiene 6 nicht

4i) weniger als sechs Einlagen 2 befinden. Hierbei bewirken die -ier Randeinlagen 2a und 2b einen besseren Halt der Schrauben 4 im Holz, weil sie das Holz in der Nähe der Schrauben 4 zusammendrücken.

Um das Herausfallen der Einlagen 2 aus dei Schwelle

4) zu verhindern, haben die Einlage und die zugehörige Nut bei der Lösung aus F i g. 5 einen abgewandelten Querschnitt. Jede Einlage weist nahe ihrer oberenFläche zwei Schrägflächen 7 auf, welche sich an entsprechenden Flächen der in die Schwelle 1 gefrästen Nut

w abstützen. Die Einlagen 2 werden in die Schwelle in Längsrichtung der Nut eingeschoben.

Bei der Lösung aus Fig. 6 liegt zwischen den Nutflächen in der Schwelle und den Keilflächen der Einlagen 2 eine Schicht aus elastischem Material wie

v> Gummi, welche stoßdämpfend und isolierend wirkt und außerdem eine elektroisolierende Schicht bilden kann.

Bei den in den F i g. 7 bis 11 vorgestellten Lösungen wirken die Einlagen zusätzlich als eine Art Klammer, durch welche der \usbildung von Längsrissen in der

M) Schwelle zusätzlich entgegengewirkt wird. Gemäß den F i g. 7 bis 9 hat jede Einlage die Querschnittsform eines Keiles mit abgerundetem Scheitel, WoOf¹Ji die Querschnittsabmessungen an den beiden Enden der Einlagen größer sind, als in ihrem mittleren Teil. Infolgedessen

b^r> umfaßt die Einlage 2, wie aus den Fig.8 und 9 ersichtlich ist, die Schwelle 1 »sattelartig« und hält sie in der Querrichtung zusammen.
Bei der Ausführungsform nach den Fig. 10 und 11

haben die Einlagen 2 wellenartige Wülste und Verengungen entsprechend der Kontur der Nuten, in welche sie eingesetzt sind. Diese Wülste Und Verengungen bewirken, daß die Schwelle in der Querrichtung zusammengehalten wird, so daß sie ebenfalls der Ausbildung von Längsrissen in der Schwelle entgegenwirken.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Holzschwelle, insbesondere Für Eisenbahngleise oder Schienen schwerer Arbeitsmaschinen, mit an belasteten Stellen der Schwelle in quer zu deren Längsrichtung verlaufenden Nuten eingelassenen Verstärkungseinlagen, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten und die Einlagen (2) einen sich zum Schwelleninneren hin verjüngenden keilförmigen Querschnitt haber und daß die Einlagen (2) in den Nuten durch Kleben befestigt sind.

2. Holzschwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlagen (2) aus mit Kunststoffen getränktem Holz, aus Hartholz oder Metall, Glas oder keramischer Masse, Beton oder Kunststoff bestehen.

3. Holzschwelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die keilförmige Einlage (2) einen abgeruideten Scheitel hat.

4. Holzschwelle nach einem der Ansprüche ! bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten und die Einlagen (2) dem Herausfallen der Einlage (2) aus der Schwelle entgegenwirkende Flächen (7) aufweisen.

5. Holzschwelle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Einlage (2) und die ihr zugeordnete Nut größer und kleiner werdende Querschnitte über ihre Länge hin haben.

6. Holzschwelle nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichne' daß der Querschnitt der Einlagen (2) an ihren Enden größer als in ihrem mittleren Teil ist.

7. Holzschwelle nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, da3 die Finlagen (2) wellenartige Wülste und Verengungen aufwci.-en.