DE2631594C2

DE2631594C2 - Kunststoffgleitbelag für Schienenweichen

Info

Publication number: DE2631594C2
Application number: DE2631594A
Authority: DE
Inventors: Wilfried 7031 Nufringen Ensinger
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-07-14
Filing date: 1976-07-14
Publication date: 1978-09-28
Also published as: DE2631594B1; CH621833A5; FR2358508A1; FR2358508B1

Description

Die Erfindung betrifft einen Kunststoffgleitbelag für Schienenweichen, bei denen eine Weichenzunge auf einem mit Kunststoff belegten Weichenstuhl relativ zu einer Schiene gleitend hin- und herverschieblich und der Kunststoffgleitbelag in einer Ausnehmung des Weichenstuhls so angeordnet ist, daß er die Oberfläche des Weichenstuhls überragt.

Die metallischen Gleitpiatten oder Weichenstühle bekannter Schienenweichen erfordern eine regelmäßige Wartung, nämlich hauptsächlich ein in bestimmten Zeitintervallen zu wiederholendes Schmieren, um die Verschiebung der Weichenzunge zu erleichtern und um die zumeist aus Stahl gefertigen Gleitplatten vor Korrosion zu schützen. Mit der Zeit verkrustet jedoch der aufgebrachte Schmierfilm durch Umgebungseinflüsse und vermindert so die Betriebssicherheit der Weiche. Der verkrustete Schmierfilm muß daher von Zeit zu Zeit mit speziellen Reinigungsgeräten entfernt werden. Das ständige Warten und Reinigen erfordert aber einen erhöhten Kosten- und Personalaufwand, ganz abgesehen davon, daß diese Arbeiten mit einem erheblichen Risiko für das Wartungspersonal verbunden sind, da im Wartungsbereich ständig Züge auf den Schienen verkehren. Schließlich stellt das bei herkömmlichen Metallweichen ins Erdreich gelangende Schmiermittel eine erhebliche Umweltverschmutzung dar.

Es sind daher bei Schienenweichen auch bereits kunststoffbelegte Weichenstühle als Gleitunterlage bekanntgeworden (DE-Gbm 19 18 253), wodurch eine Wartungsfreiheit bei erhöhter Betriebssicherheit gewährleistet werden sollte. Dabei war jedoch der Kunststoffgleitbelag durch Verkeilung, Klebung oder auch Verschraubung oder Vergießen fest mit der Stahlunterlage verbunden und löste sich regelmäßig nach wirtschaftlich nicht vertretbar kurzen Betriebszeiten durch Hochwölben von der Unterlage ab, so daß die Funktion der Gleitplatte unterbunden war und die im Stellantrieb installierte Leistung nicht mehr ausreichte, die Weichenzunge umzustellen. Dies aber stellt im Eisenbahnbetrieb eine erhebliche Gefahrenquelle dar.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das Ablösen und Hochwölben des Kunststoffgleitbelags auf dem Weichenstuhl einer Schienenweiche zu vermeiden.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Kunststoffgleitbelag in seiner Ausnehmung mit allseitigem Spiel ausdehnbar angeordnet ist.

Es wurde gefunden, daß das Ablösen und Hochwölben eines Kunststoffgleitbelages bei einer Weiche nicht nur auf die Wärmeausdehnung, sondern insbesondere auch darauf zurückzuführen ist, daß der Kunststoffgleitbelag durch die über die Weiche rollenden Züge eine ständige »Behämmerung« erfährt, die zu einer das Hochwölben auslösenden, plastischen Verformung führt. Durch die Erfindung wird der technische Vorteil erzielt, daß wegen der allseitigen Ausdehnbarkeit des Kunststoffes in seiner Ausnehmung auf dem Weichenstuhl ein Hochwölben in jedem Fall ausgeschlossen und damit das bisher bei Weichen mit Kunststoffgleitbelag bestehende Sicherheitsrisiko ausgeschaltet ist.

Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt, die nachstehend näher erläutert wird. Es zeigt

Fig. 1 eine abgebrochene, schaubildliche Darstellung einer Schienenweiche in Offenstellung,

Fig.2 eine Schnittansicht einer Schienenweiche in Schließstellung,

F i g. 3 eine Draufsicht eines Weichenstuhls,

F i g. 3a eine Ansicht des Weichenstuhls in Richtung des Pfeiles A in Fig. 3,

Fig. 4 eine Schnittansicht entlang der Linie 4-4 in

Fig. 3,

Fig. 5 eine Draufsicht einer abgewandelten Ausführungsform eines Weichenstuhls,

F i g. 6 eine Schnittansicht entlang der Linie 6-6 in F i g. 5,

F i g. 7 eine Draufsicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung und

Fig. 8 eine Schnittansicht entlang der Linie 8-8 in Fig.7.

Bei der in Fig. 1 ausschnittsweise dargestellten Schienenweiche ist eine Schiene 1 in herkömmlicher Weise auf Schwellen 2 aus Holz, Beton oder anderem Material befestigt. Wesentlicher Bestandteil der Weiche ist eine Weichenzunge 3, die mittels eines an ihr angelenkten Gestänges 4 in herkömmlicher Weise, beispielsweise mit Hilfe eines Antriebsmotors, zwischen einer Offen- und einer Schließstellung hin- und herverschieblich ist. In F i g. 1 ist die Offen-, in F i g. 2 die Schließstellung dargestellt. Bei ihrer Verschiebung gieitet die Weichenzunge 3 auf Weichenstühlen 5, die z. B. einstückig jeweils mit einer auf den Schwellen befestigten, plattenförmigen Unterlage 6 verbunden sind. Bei der dargestellten Ausführungsform (vgl. F i g. 2) bestehen Weichenstuhl 5 und Unterlage 6 aus Stahl. Die Oberfläche des Weichenstuhls 5, auf welcher die Weichenzunge 3 gleitet, wird von einem Kunstst jffbelag 7 gebildet, der bei der Ausführungsform gemäß F i g. 1 —4 (vgl. insbesondere F i g. 3) aus zwei nebeneinander, mit ihren Längsachsen quer zur Verscbieberichtung der Weichenzunge 3 verlaufenden Streifen 8 und 9 besteht. Wie insbesondere aus F i g. 4 hervorgeht, haben die Streifen 8, 9 eine trapezförmige QuerschnittsflSche und sind in komplementäre, schwalbenschwanzförmige Ausnehmungen bzw. Nuten 10 bzw. 11 des Weichenstuhls 5 eingeschoben, wobei jedoch die Querschnittsfläche der Ausnehmungen bzw. Nuten 10,11 größer als die Querschnittsfläche der Streifen 8, 9 ist, so daß sich die Streifen 8, 9 in den Nuten bzw. Ausnehmungen 10, 11 seitlich frei bewegen oder ausdehnen können. An der in F i g. 3 und 3a links gelegenen Seite des Weichenstuhles ist ein nach oben abstehendes Anschlagelement 12 vorgesehen, das eine Verschiebebewegung der Streifen 8,9 in ihren Nuten bzw. Ausnehmungen 10 bzw. 11 nach links hin begrenzt. Nach dem Einschieben der Streifen 8, 9 in die Nuten bzw. Ausnehmungen 10, 11 wird auf der rechten Seite des Weichenstuhls (Fig.3 und 3a) eine Leiste 13 vor die Nuten geschraubt, so daß die Streifen nicht in unbeabsichtigter Weise aus den Nuten nach rechts hin austreten können. Die Länge der Streifen 8,9 ist so bemessen, daß sie zwischen dem Anschlagelement 12 und der Leiste 13 bei allen auftretenden Temperaturen noch frei beweglich sind. Die Tiefe der Nuten bzw. Ausnehmungen 10,11 oder die Dicke der Streifen 8,9 ist so gewählt, daß die Oberfläche der Streifen stets über der Oberfläche des Weichenstuhls liegt und die Weichenzunge 3 damit auf den Streifen aufruht. Das seitliche Spiel zwischen den Streifen 8,9 und den Nuten bzw. Ausnehmungen 10, 11 ist so bemessen, daß die Streifen zwar nach der Seite hin frei beweglich sind, jedoch nicht nach oben aus den Schwalbenschwanz-Nuten herausgenommen werden können.

Bei der in Fig. 1 —4 dargestellten Ausführungsform gleitet die Weichenzunge 3 auf den Oberflächen der Kunststoffstreifen 8, 9. Wegen ihrer freien Beweglichkeit oder allseitigen Ausdehnbarkeit dieser Streifen behalten diese immer ihre ebene Form und wölben sich nicht hoch. Damit ist die Funktionssicherheit der Weiche gewährleistet, denn es hat sich gezeigt, daß letztere durch die allseits ausdehnbare Anordnung der Streifen 8,9 nicht beeinträchtigt wird.

Bei der in F i g. 5 und 6 dargestellten Ausführungsform der Erfindung sind Kunststoffstreifen 18, 19, 20 wiederum mit allseitigem Spielraum in Schwalbenschwanz-Nuten eingesetzt, die von aufgeschraubten Längs- und Quersiegen 21 bzw. 22 begrenzt sind. Durch Entfernen der beiden mittleren Längsstege 21 oder eines Quersteges 22 können die Streifen 18, 19, 20

ίο ausgetauscht werden. Im übrigen funktioniert die Ausführungsform gemäß Fig.5 und 6 ebenso wie die Ausführungsform gemäß F i g. 1 -4.

Die weitere Ausführungsform der Erfindung gemäß F i g. 7 und 8 unterscheidet sich von den zuvor beschriebenen Ausführungsformen dadurch, daß der Kunststoffbelag aus einer Mehrzahl einander gleicher Kunststoffelemente 28 besteht, die mit zwischen ihnen ausgebildeten Dehnfugen in flächiger Anordnung nebeneinander auf dem Weichenstuhl 5 befestigt sind.

Wie dargestellt, weisen die Kunststoffelemente 28 ein die eigentliche Gleitfläche bildendes Kopfteil 31 auf, auf dem die Weichenzunge 3 gleitet. Das Kopfteil 31 ist mit einem Fußteil 32 verbunden, das, wie aus F i g. 8 ersichtlich, jeweils mittels einer Schraube 33 und einer Widerlagerplatte 34 unter Ausbildung einer allseiligen Ausdehnungsmöglichkeit des Kunststoffelements 28 im Weichenstuhl 5 befestigt ist. Hierzu weist der Weichenstuhl 5 entsprechend geformte Ausnehmungen 35 auf. Die Kunststoffelemente 28 könnten anstelle einer Verschraubung auch durch Einpressen des Fußteiles 32 in die Ausnehmungen 35 im Weichenstuhl 5 festgehalten sein, so lange sichergestellt ist, daß das Kopfteil 31 allseits ausdehnbar ist. Die Streifen 8, 9; 18, 19, 20 und die Kunststoffelemente 28 können mit unterschiedlichen Dicken hergestellt werden, so daß bei einer im Laufe der Zeit eingetretenen Absenkung der Schwellen 2 ein Niveauausgleich durch Einsetzen dickerer Streifen oder Kunststoffelemente stattfinden kann, ohne die gesamte Weiche neu montieren zu müssen.

Für die Herstellung der Streifen 8, 9; 18, 19, 20 und der Kunststoffelemente 28 werden bevorzugt Kunststoffe verwendet, deren lineare Wärmeausdehnungskoeffizienten kleiner als 7 · ΙΟ"⁵, vorzugsweise kleiner als 5 · 10"⁵ Grad pro C° sind. Der Gleitreibungskoeffizient des den Gleitbelag für die Weichenzunge 3 bildenden Kunststoffes soll bei einer Weichenzunge aus Stah! und der von ihr auf den Belag erzeugten Flächenpressung gleitstreckenunabhängig zwischen etwa 0,06 und etwa 0,16, vorzugsweise bei etwa 0,08 liegen. Als Kunststoff zur Herstellung der erfindungsgemäß verwendeten Gleitbeläge eignen sich teilkristalline Kunststoffe, beispielsweise thermoplastische Polyester, insbesondere Polybutylenterephthalat, der durch einen gleitreibungsmindernden Zusatz modifiziert ist, wobei als Zusatz z.B. 2 — 20 Gew.-% an hochmolekularem Niederdruckpolyäthylen oder Polytetrafluoräthylen in den teilkristallinen Kunststoff eingebracht werden können. Zur Erhöhung der Verschleißfestigkeit gibt man dem den Belag bildenden Kunststoff zusätzlich einen Gehalt von etwa 2 — 20, vorzugsweise 8—10 Gew.-% an Graphit- oder Molybdändisulfidpulver.

Der erfindungsgemäß zwischen Weichenstuhl 5 und Kunststoffbelag zum Zwecke der freien Ausdehnbarkeit vorgesehene Spalt hat vorzugsweise eine Breite s, die

b5 sich nach folgender Formel errechnet:

s = 0,2 + («s, · bs, +

zl₇ [mm].

In dieser Formel bedeutet:

\s \^ = thermische l.ängenausdchnungskoeffizienicι) von Stahl und Kunstsio'l

/κ b_K = Lange bzw. Breite der Stanl und Kunststoff-Bauteile

-J' = in Frage kommende Tempe: .itursehwan-

kung.

Die Fußteile 32 der Kunststoffelcmcnte 28 können auch in die Ausnehmungen 35 des Weichenstuhls 5 eingeklebt werden. In F i g. 5 und b kann ein Teil der Längs- und Querstege 21, 22 statt aufgeschraubt auch aufgeschweißt sein. Die Ausfühnmgsform gemäß I-" i g. 7 und 8 gibt den Vorteil, mit Hilfe sehr klcinfläehiger Elemente eine beliebig grolle Gleitfläche her/ustellen.

Bei allen bisher beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung war in einen als Halter dienenden Weichenstuhl 5 aus Metall ein Kunststoffbelag eingesetzt. Die Frfindung zieht auch in Betracht, den Weichenstuhl 5 aus Kunststoff herzustellen, und zwar einstückig oder mchrsiückig. wobei in letzterem Fall besondere Gleitbeläge aus Kunststoff in einen Körper des Weichenstuhls, vorzugsweise auswechselbar, eingesetzt sein können.

Flierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Kunststoffgleitbelag für Schienenweichen, bei denen eine Weichenzunge auf einem mit Kunststoff -> belegten Weichenstuhl relativ zu einer Schiene gleitend hin- und herverschieblich und der Kunststoffgleitbelag in einer Ausnehmung des Weichenstuhls so angeordnet ist, daß er die Oberfläche des Weichenstuhls überragt, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoffgleitbelag (2:. B. 7) in der Ausnehmung (10, 11) mit allseitigem Spiel ausdehnbar angeordnet ist.

2. Gleitbelag nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitbelag gegenüber einem die der Schiene (1) zugekehrten Stirnseite der Ausnehmung (10, 11) verschließenden Anschlagselement (z. B. 12) in Zungenverschiebungsrichtung frei beweglich ist.

3. Gleitbelag nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einer Vielzahl kleiner Kunststoffelemente (28) besteht, die mit zwischen ihnen ausgebildeten Dehnfugen in flächiger Anordnung nebeneinander auf dem Weichenstuhl (5) befestigt sind.

4. Gleitbelag nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffelemente (28) ein die Gleitfläche bildendes mit allseitigem Spiel ausdehnbar angeordnetes Kopfteil (32) aufweisen und mit dem Fußteil (32) in Ausnehmungen (35) des jo Weichenstuhls (5) eingesetzt sind.

5. Gleitbelag nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der lineare Wärmeausdehnungskoeffizient des den Belag bildenden Kunststoffes unter 7 · ΙΟ"⁵, vorzugsweise 5 · 10~⁵ pro Grad C liegt.

6. Gleitbelag nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitreibungskoeffizient des den Belag bildenden Kunststoffes bei einer Weichenzunge (3) aus Stahl und der von ihr auf den Belag erzeugten Flächenpressung gleitstreckenunabhängig zwischen etwa 0,06 und etwa 0,16, vorzugsweise bei etwa 0,08 liegt.

7. Gleitbelag nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einem teilkristallinen Kunststoff, insbesondere einem thermoplastischen Polyester, z. B. Polybutylenterephthalat besteht, der durch einen gleitreibungsmindemden Zusatz modifiziert ist.

8. Gleitbelag nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der teilkristalline Kunststoff durch einen Zusatz von etwa 2 — 20 Gew.-% an hochmolekularem Niederdruckpolyäthylen oder Polytetrafluoräthylen modifiziert ist.

9. Gleitbelag nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der den Belag bildende Kunststoff zur Erhöhung der Verschleißfestigkeit einen Gehalt von etwa 2 — 20, vorzugsweise 8—10 Gew.-% an Graphit- oder Molybdändisulfidpulvtr enthält. bo