DE3007204A1

DE3007204A1 - Elektrisch isolierte schienenstossverbindung

Info

Publication number: DE3007204A1
Application number: DE19803007204
Authority: DE
Inventors: Walter Villmergen Benkler; Werner 8990 Lindau Hartmann
Original assignee: BENKLER ASD AG; Benkler Asd Ag Villmergen
Current assignee: Tenconi Ag Airolo Ch
Priority date: 1980-02-26
Filing date: 1980-02-26
Publication date: 1981-09-03
Also published as: US4386736A; ZA806459B; BE887575A; IT8068600A0; JPS609602B2; ES267110Y; JPS56146501A; CH652427A5; SE8101139L; SU997613A3; ATA506080A; FR2476707B1; IT1129329B; AT370797B; NL8100702A; DE3007204C2; HK68286A; FR2476707A1; GB2071187B; HU183344B

Description

Elektrisch isolierte Schienenstoßverbindung

Gegenstand der Erfindung ist eine elektrisch isolierte Schienenstoßverbindung mit zwei länglichen, elektrisch isolierenden, aus Kunststoff bestehenden und auf entgegengesetzten Profilflachen benachbarten Schienen über die Stoßfuge sich erstreckenden Verbindungslaschen, sowie mit einstellbaren mechanischen Befestigungsvorrichtungen, die die in den Verbindungslasehen und den Schienenstetfgen vorgesehenen Bohrungen durchsetzen.

Eine eingangs genannte, elektrisch isolierte Schienenstoßverbindung ist beispielsweise mit der DE-PS 15 3o 442 bekannt geworden.

Zweck einer solchen Schienenstoßverbindung ist die elektrisch isolierende Verbindung zweier Schienen im Bereich ihrer Schienenstösse , wobei die Verbindungslaschen einerseits hohen , mechanischen Belastungen gewachsen sein müssen, und andererseits eine zuverlässige elektrische Isolierung gewährleisten sollen.

Zu den gegebenen , mechanischen Belastungen , die insbesondere beim überfahren des Schienenstosses durch den Zug entstehen, kommen noch Temperatureinwirkungen auf die Schienen hinzu, wenn sich die Längen der Gleise verändern; beispielsweise wird im Winter der Schienenstoss größer , und im Sommer kleiner. Es muß dabei immer gesorgt werden, daß die Verbindungs-

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lasche so fest mit den Gleisteilen verbunden ist, daß nicht die Verbindungslasche sich gegenüber der Schienenoberfläche bewegt, sondern der Abstand der einstellbaren, mechanischen Befestigungsvorrichtung, das sind in der Regel Schraubbolzen, zum Loch in der Verbindungslasche , wenn sich die Schienen auseinander oder zueinander bewegen.

Die Verbindungslaschen müssen also die gesamte Last aufnehmen, die beim Gegeneinander- oder Auseinanderbewegen des Schienenstosses entsteht, so daß diese Last nicht über die Bolzen übertragen wird, weil diese Bolzen die Scherkräfte nicht aushalten könnten. Die Bolzen müssen also hier von diesen Kräften entlastet werden.Diese Bolzen haben nur den Zweck, einen genügenden Anpressdruck auf die Verbindungslasche im Bereich der Profilfläche der Schiene zu erreichen, damit die oben beschriebenen Verhältnisse gewährleistet sind. Wesentlich ist also, daß durch den Anpressdruck der einstellbaren, mechanischen Befestigungsvorrichtung ein so hoher Kraftschluss erreicht wird, daß die Verbindungslasche z.B. in der Lage ist, eine Kraft von 80 Tonnen zu übertragen. Die übertragung dieser Last erfolgt nur mittels Kraftschluss.

Zur Lösung dieses Problems sind schon verschiedene Ansätze gemacht worden. Beispielsweise ist es aus der DE-AS 14 55 395 bekannt, ein Anpressen der Verbindungslasche an die zugeordneten Profilflächen der Schiene durch Kraftschluss zu erreichen. Hier sind Kunststoff-Stäbe vorhanden,

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zwischen denen eine erhärtende Paste angebracht ist. Die Verbindungslasche soll also vergleichsweise an die zugeordneten Profilflächen der Schiene angeklebt werden, so daß sich ein StoffSchluß ergibt. Derartige Pasten sind aber nachteilig zu verarbeiten, insbesondere sind diese temperaturempfindlich und - wie sich herausgestellt hat auf Dauer auch nicht den gegebenen, mechanischen Belastungen gewachsen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine elektrisch isolierende Schienenstoßverbindung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß die Verbindungslasehe den auftretenden, hohen, mechanischen Belastungen standhält, relativ kostengünstig in der Herstellung ist und leicht, sowie mit wenig Arbeitsaufwand zu montieren ist.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungslasche mindestens an ihren an den Profilflachen der Schiene anliegenden Flächen mit im wesentlichen vertikal verlaufenden, einen gegenseitigen Abstand aufweisenden Rippen versehen ist.

Wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung ist also, daß jetzt nicht mehr - wie beim Stand der Technik bekannt nur einzelne Partien der Verbindungslasche zur Kraftübertragung zwischen der Verbindungslasche und der Profilfläche der Schiene herangezogen werden, sondern daß die Verbindungslasche auf ihrer gesamten Länge kraftschlüssig und damit kraftübertragend an den Profilflächen der Schiene anliegt.

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Geht man beispielsweise von einer Lasche von 92o mm aus, dann liegen 46o mm dieser Verbindungslasche auf der einen Seite des Schienenstosses und die anderen 46o mm dieser Verbindungslasche auf der anderen Seite des Schienenstosses. Die gesamte Länge der Verbindungslasche wirkt dann kraftübertragend über die im wesentlichen vertikal verlaufenden, einen gegenseitigen Abstand aufweisenden Rippen. Die Rippen verlaufen also mit ihrer Längsachse (Längserstreckung) in senkrechter Richtung zur Hauptzugebene, die bei der Verbindungslasche in Längsrichtung der Verbindungslasche ausgerichtet ist. Die Rippen wirken somit als "Widerhaken" , die sich an den zugeordneten Profilflächen der Schiene verkrallen.

In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, daß die an den Profilflächen der Schiene anliegenden Flächen der Rippen als Keilflächen ausgebildet sind, die in bezug zu einer in Längsrichtung der Verbindungslasehe wirkenden Kraft geneigt sind.

Nachdem die Oberfläche der Rippen als Keilflächen ausgebildet sind, liegen diese Keilflächen auch nur im Sinne einer Linienberührung , d.h. also mit den Spitzen der Keile im Quaschnitt gesehen, an den zugeordneten Profilflächen der Schiene an.

Hierbei ist wesentlich, daß die Verbindunglasche selbst,insbesondere aber die Rippen, aus einem Kunststoff mit hohem

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Rückstellvermögen, guten Umgußeigenschaften, hoher Kältebeständigkeit , guter Wärmebeständigkeit und langem Standzeitverhalten besteht. Ein solcher Kunststoff ist in einer bevorzugten Ausführungsform ein Polylaurin-Lactam ,

dessen Art und Zusammensetzung in der DE-OS .25.P7.54? offenbart ist.

Hierdurch wird nämlich erreicht, daß die an den Profilflächen der Schiene anliegenden Keilflächen bei Anziehen der mechanischen Befestigungsvorrichtung wulstbildend in den Spalt zwischen Keilfläche und der Profilfläche bei einer in Längsrichtung wirkenden Verschiebungskraft auf die Verbindungslasche gezogen werden.

Durch Anziehen der mechanischen Befestigungsvorrichtung, die nicht nur aus gegeneinander mit Hilfe von Muttern spannbaren Schraubbolzen bestehen muss, werden also die Rippen mit ihren Keilflächen im Sinne eines Zusammendrückens verformt. Hierdurch werden die an den Profilflachen der Schiene anliegenden Teile der Keilflächen zusammengedrückt, und bilden einen Wulst. Die Neigung der Keilflächen in bezug zur Hauptzugrichtung auf die Verbindungslasehe ist nun so getroffen, daß der Wulst immer stets die "vordere " Seite der Keilfläche bildet. Wirkt nun eine Verschiebungskraft auf die Schiene, dann bäumt sich der Wulst hoch, weil er durch Reibung von der Profilflache der Schiene mitgenommen wird, und wird in den Spalt zwischen der Keilfläche der Rippe und der Profilfläche hineingezogen.

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Es ist also ganz wesentlich, daß sich der Kraftschluss zwischen den Profilflächen der Schiene und die zugeordneten Rippen der Verbindungslasche dann erhöht, wenn eine Kraft in Richtung der Hauptzugebene auf die Verbindungslasche wirkt. Auf diese Weise erfolgt gleichsam eine automatische Verfestigung und Verkrallung der Rippen an den Profilschienen bei Einwirken einer Last auf die Schiene in Richtung der Hauptzugebene.

Um hier noch eine weitere Verbesserung zu ermöglichen, ist es vorgesehen,daß in den Kunststoff der Verbindungslasche abriebfeste oder molide Körnerspitzen suspendiert sind, deren Härte grosser ist als die Härte der Schiene. Während bzw. vor dem Vergiessen der Verbindungslaschen aus dem oben genannten Kunststoff werden also in die flüssige Kunststoffmasse abriebfeste oder molide Körnerspitzen eingebracht, die gleichmässig in der Kunststoffschmelze verteilt werden. Hierdurch wird der Verkrallungseffekt der Rippen an den zugeordneten Profilflächen der Schiene wesentlich erhöht, und verbessert, weil eine Lösung der Rippen von den zugeordneten Profilflächen der Schienen nur durch eine Stoffzerstörung , d.h. , eine Abscherung , möglich ist.

Man hat jetzt also aus einer ursprünglich kraftschlüssigen Verbindung eine formschlüssige Verbindung gemacht, wobei in gewisser Weise sogar von einem Stoffschluss gesprochen werden kann, weil sich die moliden Körnerspitzen in das Material der Schiene eingraben.

Durch die Verwendung dieser moliden Körnerspitzen können die Spitzen der Rippen als Schermesser betrachtet werden, die sich bei Einwirken einer Kraft in Richtung der Hauptzugebene der Schiene aufstellen, und in das Material der Schiene eingraben. Es erfolgt auch ein selbsttätiger Nachschleifeffekt, weil aufgrund des hohen Rückstellvermögens des verwendeten Kunststoffes einmal aus der Kunststoffbindung herausgefallene Körnerspitzen durch nachfolgende, im Kunststoff noch eingebettete Körnerspitzen ersetzt werden, weil sich der Kunststoff im hohen Maße der Profilform der Schiene anpasst.

Der Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch aus der Kombination der einzelnen Patentansprüche untereinander.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich einen Ausführungsweg darstellenden Zeichnung näher erläutert. Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere erfindungswesentliche Vorteile und Merkmale der Erfindung hervor.

Es zeigen:

Fig. 1 Vertikalschnitt durch eine Schiene mit beiderseits befestigten Verbindungslaschen,

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COPY

Fig. 2 Schnitt durch eine Verbindungslasche in einer Ansicht in Richtung des Pfeiles II inFig. 4,

Fig. 3 Rückansicht der Verbindungslasche in einer Ansicht in Richtung des Pfeiles III in Fig. 5_f

Fig. 4 Schnitt gemäss der Linie IV-IV in Fig. 2, Fig. 5 Schnitt gemäss der Linie V-V in Fig. 2, Fig. 6 Schnitt gemäss der Linie VI-VI in Fig. 5,

Fig. 7 schematisiert und vergrößerte Schnittansicht der Rippe in der Anlage an die Profilfläche der Schiene in einer Darstellung , ähnlich Fig. 6, in unbelastetem Zustand,

Fig. 8 gleiche Darstellung wie Fig. 7 in belastetem Zustand.

Fig. 1 zeigt eine Schiene 1 , bestehend aus einem Schienenkopf 7 und einem Schienenfuß 8 . Zwischen Schienenkopf 7 und Schienenfuss 8 sind die Profilflächen 2 der Schiene 1 ausgebildet, an denen die beiderseits der Schiene 1 angeordneten Flächen der Verbindungslasche 3 angreifen. Die Verbindungslasche 3 wird hierbei mittels Schraubbolzen 4 , die in Durchgangsbohrungen 16 durch die Schiene 1 und durch die Verbindungslaschen 3 durchgreift, mit 'Hilfe von Scheiben 5 und einer Mutter 6 kraftschlüssig verspannt.

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Wesentliches Merkmal ist nun, daß die zugeordneten Flächen der Verbindungslasche 3 , die an den Profilflächen 2 der Schiene 1 anliegen, als einen gegenseitigen Abstand aufweisende Rippe 9 ausgebildet sind (vergl. Fig. 2).

Ferner ist wesentlich, daß in den Kunststoffkörper 10 der Verbindungslasche 3 ein Stahlteil 11 eingebettet ist, daß die in den Fig. 1 , 4 und 5 gezeigte Form hat. Hierbei ist wesentlich, daß dasStahlteil 11 auch im Bereich der Durchgangsbohrung 16 (vergl. Fig. 1) mit Kunststoff des Kunststoffkörpers 10 ummantelt ist, um den isolierenden Effekt der Verbindungslasche zu gewährleisten.

Die Verbindung des eingangs genannten Kunststoffes Polylaurin-Lactam hat sich besonders günstig für das Ummanteln des Stahlteiles 11 erwiesen, weil dieser Kunststoff ausgezeichnete Umgußeigenschaften besitzt. An der Rückseite (vergl·. Fig. Fig. 3 und Fig. 4) ist die Verbindungslasche 3 mit einer Bohrung 17 größeren Durchmessers versehen, um die in Fig. links gezeigte Scheibe 5 versenkt anzuordnen.

Aus den Fig. 6, 7 und 8 ist zu entnehmen, daß die an den Profilflächen 2 der Schiene 1 anliegenden Flächen der Rippen 9 als Keilflächen 18

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ausgebildet sind. Hierbei ist wesentlich, daß die Keilflächen

18 in bezug zum Schienenstoss der in Fig. 6 durch die Linie

19 angedeutet ist, spiegelsymmetrisch ausgebildet sind, d.h., gegeneinander gerichtet sind. Die Bedeutung dieser Maßnahme ergibt sich aus der Erläuterung der Fig. 7 und 8.

Fig. 7 zeigt die Anlage der Keilflächen 18 an die Profilflächen 2 der Schiene 1 in unbelastetem Zustand, d.h., wenn die mechanische Befestigungsvorrichtung gelöst ist, oder nur wenig festgezogen ist. Hierdurch erhalten die Keilflächen 18 eine Linienberührung im Bereich einer relativ geringen Fläche an den Profilflächen 2 der Schiene 1. Wird nun die mechanische Befestigungsvorrichtung angezogen, dann verringert sich der Abstand der Profilfläche 2 zu der Befestigungslasche, so daß die an den Profilflächen anliegenden Flächen der Rippen 9 zusammengepresst werden. Es ergibt sich hiermit ein Wulst 14, der sich "vor" der Rippe 9¹ (vergl. Fig. 8) bildet, und der bei Einwirken einer Kraft in Pfeilrichtung 12 (in Richtung der Hauptzugebene auf die Schiene 2) in Pfeilrichtung 15 in den Spalt zwischen der Keilfläche der Rippe 9¹ und der Profilfläche 2 der Schiene 1 hineingezogen wird. Das Anziehen der Verbindungslaschen 3 der Schiene 1 erfolgt hierbei in Pfeilrichtung 13.

Aufgrund der spiegelsymmetrischen Anordnung der Keilflächen 18 in bezug zur Linie 19 (Schienenstoss) ist gewährleistet, daß der Wulst 14 , der sich beim Anziehen der mechanischen

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Befestigungsvorrichtung in Pfeilrichtung 13 an den Keilflachen 18 bildet, immer stets in den Spalt zwischen der Keilfläche 18 und der Profilfläche 2 bei Einwirken der Kraft in der Hauptzugebene (Pfeilrichtung 12) hineingezogen wird.

Hiermit wirken die Rippen 9,9" als Widerhaken-ähnliche Gebilde, die sich bei zunehmender Last in Pfeinrichtung 12 verformen, so daß das herausgedrückte Material (Wulst 14) versucht, in denSpalt zwischen der Profilfläche 2 der Schiene 1 und der Keilfläche 18 der Rippe 9 zu gelangen.

Nachdem die Höhe der Rippe 9 relativ gering gewählt ist, entsteht so eine außerordentlich hohe Verbindungskraft, die nur durch Zerstörung der gesamten Verbindungslasehe beseitigt werden kann.

Die Verbindungslasehe ist aber gemäss den Fig. 1,4-6 durch das Stahlteil 11 verstärkt, das in den Kunststoffkörper 1o der Verbindungslasche 3 eingebettet ist.

Dieses eingebettete Stahlteil 11 dient der Aufnahme von Zugkräften, die auf die Verbindungslasche 3 wirken. Das Stahlteil wird z.B. mit sechs Durchgangsbohrungen 16,17 verwendet, die innen mit Kunststoff ummantelt sind.

Durch die Anordnung eines abriebfesten Metallmaterials in Körnerform in dem Kunststoffkörper 10 und insbes. in den Rippe 9 , wobei das Material dieser Körnerspitzen wesentlich härter is-

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als das Material der Schiene 1 wird noch ein zusätzlicher Formschluss an den Profilflächen 2 der Schiene 1 erreicht.

Wie eingangs erwähnt, kann man die Spitze der Rippe 9 als Schermesser betrachten, dessen Material (molide Körnerspitzen) sich in das Material der Schiene eingraben.

Der eingangs erwähnte Kunststoff ist für die Verwendung als Verbindungslasche besonders wegen seines Rückstellvermögens, wegen seiner ausgezeichneten ümgußexgenschaften für Metallteile, wegen seiner hohen Kältebeständigkeit , seiner hohen Wärmebeständigkeit und wegen seines guten Standzeitverhaltens geeignet. Auch die Einbettung bzw. Suspendierung von körnerförmigen Metallteilen in diesem Kunststoff ist besonders einfach und günstig zu erreichen.

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Leerseite

Claims

Patentansprüche

1 .j Elektrisch isolierte Schienenstoßverbindung mit zwei länglichen, elektrisch isolierenden, aus Kunststoff bestehenden und auf entgegengesetzten Profilflächen benachbarten Schienen, über die Stoßfuge sich erstreckenden Verbindungslaschen, sowie mit einstellbaren mechanischen Befestigungsvorrichtungen, die die in den Verbindungslaschen und den Schienenstegen vorgesehenen Bohrungen durchsetzen, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungslasche (3) mindestens an ihren an den Profilflächen (2) der Schiene (1) anliegenden Flächen mit im wesentlichen vertikal verlaufenden, einen gegenseitigen Abstand aufweisenden Rippen (9) versehen sind.

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Fernsprecher:
Lindau (083 82) 6917

Fernschreiber-054374

Sprechzeit:

nach Vereinbarung

Bankkonten:

Bayer. Vereinsbank Lindau (B) Nr 120 8578 (BLZ 735 200 74) Hypo-Bank Lindau (B) Nr 6670-278 920 (BLZ 735 206 42) Volksbank Lindau (B) Nr. 51720 000 (BLZ 735 90120)

Postscheckkonto: München 295 25-809

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2. Schienenstossverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die an den Profilflächen (2) der Schiene (1) anliegenden Flächen der Rippen (8) als Keilflächen (18) ausgebildet sind, die in bezug zu einer in Längsrichtung der Verbindungslasche (3) wirkenden Kraft (Pfeilrichtung 12) geneigt sind, (Fig. 7,8).

3. Schienenstoßverbindung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Keilflachen (18) der Rippen (9) in bezug zum Schienenstoß (Linie 19) spiegelsyitunetrisch geneigt und gegeneinander gerichtet sind, (Fig. 6).

4. Schienenstoßverbindung nach Anspruch 1,

dadurc h gekennzeichnet, daß die Verbindungslasche (3), insbesondere die Rippen (9), aus einem Kunststoff mit hohem Rückstellvermögen, guten Umgußeigenschaften, hoher Kältebeständigkeit, guter Wärmebeständigkeit und langem Zeit-Standverhalten besteht.

5. Schienenstoßverbindung nach Anspruch 4, d a d u rc h gekennzeichnet , daß der Kunststoff vorzugsweise ein Polylaurin-Lactarn ist.

6. Schienenstoßverbindung nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß in den Kunststoff der Verbindungslasche (3) abriebfeste oder molide Körnerspitzen suspendiert sind, deren Härte größer ist als die Härte der Schiene (1).

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7. Schienenstoßverbindung nach Anspruch 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß in den Kunststoffkörper (12) der Verbindungslasche (3) ein Stahlteil (11) zur Aufnahme der Zug- und Druckkräfte eingebettet ist.

8. Schienenstoßverbindung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Durchgangsbohrungen

(16) des Stahlteiles (11) mit dem Kunststoff des Kunststoffkörpers (10) ausgekleidet sind, (Fig. 4).

9. Schienenstoßverbindung nach Anspruch 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß die an den Profilflächen (2) der Schiene (1) anliegenden Keilflächen (18) bei Anziehen der mechanischen Befestigungsvorrichtung (Bolzen (4)) wulstbildend (Wulst (19)) in den Spalt zwischen Keilfläche (18) und der Profilflächen (2) bei einer in Längsrichtung wirkenden Verschiebungskraft (Pfeilrichtung

12) auf die Verbindungslasche (3) gezogen werden.

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