DE3007204C2

DE3007204C2 - Elektrisch isolierte Schienenstoßverbindung

Info

Publication number: DE3007204C2
Application number: DE3007204A
Authority: DE
Inventors: Walter Villmergen Benkler; Werner 8990 Lindau Hartmann
Original assignee: BENKLER ASD AG VILLMERGEN CH; Benkler Asd Ag Villmergen
Current assignee: Tenconi Ag Airolo Ch
Priority date: 1980-02-26
Filing date: 1980-02-26
Publication date: 1983-12-22
Also published as: SU997613A3; US4386736A; IT8068600A0; ES267110Y; DE3007204A1; BE887575A; FR2476707A1; CH652427A5; GB2071187A; AT370797B; ZA806459B; NL8100702A; JPS609602B2; HU183344B; JPS56146501A; HK68286A; GB2071187B; SE8101139L; IT1129329B; ATA506080A

Description

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Gegenstand der Erfindung ist eine elektrisch isolierende Schienenstoßverbindung mit zwei länglichen, elektrisch isolierenden, aus Kunststoff bestehenden und auf entgegengesetzten Profilflächen benachbarter Schienen über die Stoßfuge sich erstreckenden Verbin- eo dungslaschen, sowie mit einstellbaren mechanischen Befestigungsvorrichtungen, die die in den Verbindungslaschen und den Schienenstegen vorgesehenen Bohrungen durchsetzen.

Eine eingangs genannten, elektrisch isolierte Schie- 65 nenstoßverbindung ist beispielsweise mit der DE-PS 30 442 bekanntgeworden. 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 angegebenen, mechanischen Belastungen, die insbesondere beim Oberfahren 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 kleinen Es muß dabei immer gesorgt werden, daß die Verbindungslasche so fest mit den GIsisteilen verbunden ist, daß nicht die Verbindungslasche sich gegenüber der Schienenoberfläche bewegt, sondern der Abstand der einstellbaren, mechanischen Befestigungsvorrichtung, das sind in der Regel Schraubbolzen, in bezug zu der zugeordneten Bohrung 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.

Bei der genannten DE-PS 15 30442 wird eine funktionale Trennung zwischen den lastübertragenden Teilen, die aus gußeisernden Lagerplatten bestehen, und einem sich am Schienenpr&fil verteilenden Kunststoffteil getroffen. Das Anpressen des Kunststoffteiles erfolgt durch Kraftschluß, weil das Kunststoffteil mit Keilflächen an dem Schienenprofil anliegt und mit Hilfe einer Schraubenbolzenverbindung und der gußeisernen Lagerplatten am Schienenprofil verkeilt wird. Die funktionale Trennung von Befestigungsteilen und Isolierteilen hat sich aber als nachteilig herausgestellt, weil es aufgrund von Kraftflußänderungen und Temperaturänderungen 7W Verschiebung der beiden genannten Teile an den Berührungsflächen kommt Es kommt hierbei zu einem Abschereffekt auf die Schraubenbolzen; dies auch deshalb, weil beim Gegenstand der DE-PS 15 30 442 die aufeinanderliegenden Grenzflächen geneigt zur Hauptzugebene der Schraubenbolzen angeordnet sind.

Mit dem Gegenstand der DE-GM 18 25 536 ist eine weitere isolierende Schienenstoßverbindung bekanntgeworden, bei der als Isoliermaterial ein Gummipolster verwendet wird, welches sich an den zugeordneten Flächen des Schienenschaftes anlegen soll und das nach außen durch einen gegenseitigen Abstand aufweisende Blechplatten mit dazwischen angeordnetem Isolierkörper abgedeckt ist. Die gesamte Anordnung wird von einem Metallkörper (Lagerplatte) nach außen hin überdeckt, wobei der Metallkörper und das Gummipolster mit den eingearbeiteten Blechplatten jeweils von der Schraubenbolzenverbindung durchdrungen sind. Diese bekannte Anordnung vermag keinen hohen Kraftänderungen und keinen Temperaturänderungen

standzuhalten,, denn die am G.ummipolster anliegenden Blechplatten bezwecken lediglich die Herabsetzung des Verschleißes, der dadurch entstehen würde, daß der Metallkörper unmittelbar an dem Gummipolster anliegt. Durch schnell ändernde Lastwechsel wird das Gummipolster schnell zerrieben, oder reißt auf, so daß die Schienenstoßverbindung nicht mehr die erforderliche mechanische Festigkeit aufweist. Der Metallkörper kommt dann in Kontakt zu den Blechplatten, die sich ihrerseits am Schienenschaft einarbeiten, so daß die isolierende Wirkung der Schienenstoßverbindung entfällt . '

Aufgäbe der vorliegenden Erfindung ist es, eine elektrisch isolierende Schienenstoßverbindung nach dem Gegenstand der DE-PS 15 30 442 so weiterzubilden, daß die Verbindungslasche 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 jede Vevbindungslasche mindestens an ihren an den Profilflächen der Schiene anliegenden Flächen mit im wesentlichen vertikal verlaufenden, einen gegenseitigen Abstand aufweisenden, einstückig angeformten 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

Geht man beispielsweise von einer Lasche von 920 mm aus, dann liegen 460 mm dieser Verbindungslasche auf der einen Seite des Schienenstoßes und die anderen 460 mm dieser Verbindungslasche auf der anderen Seite des Schienenstoßes. Die gesamte Länge der Verbindungslasche wirkt dann kraftübertragend über die im w-sentlichen 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 ά·ιη 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 ab Keilflächen ausgebildet sind, die in bezug zu einer in Längsrichtung der Verbindungslasche 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 Querschnitt gesehen, an den zugeordneten Profilflächen der Schiene an.

Hierbei ist wesentlich, daß die Verbiridungslasche selbst, insbesondere aber die Rippen, aus einem Kunststoff mit hohem Rückstellvermögen, guten Umgußeigenschaften hoher Kältebeständigkeit, guter Wärmebeständigkeit und langem Standzeitverhalten besteht. Ein solcher Kunststoff ist in einer bevorzugten Ausfiihrungsform ein Polylaurin-Lactam, dessen Art und Zusammensetzung in der DE-OS 25 07 549 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,

ίο werden also die Rippen mit ihren Keilflächen im Sinne eines Zusammendrückens verformt Hierdurch werden die an den Profilflächen der Schiene anliegenden Teile der Keilflächen zusammengedrückt und bilden einen Wulst Die Neigung der Keilflächen in bezug zur Hauptzugrichtung auf die Verbindungslasche 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 Profilfläche der Schiene mitgenommen wird und wird in den Spalt zwischen der Keilfläche der Rippe urw der Profilfläche hineingezogen.

Es; ist also ganz wesentlich, daß sich der Kraftschluß zwischen den Profilflächen der Schiene und den zugeordneten Rippen der Verbindungslasche dann erhöht, winn 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 größer 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. Hierd'irch 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 betrachte« werden, die sich bei Einwirken einer Kraft in Richtung der Hauptzugebene der Schiene aufstellen, und in das> Material der Schiene eingraben. Ei erfolgt auch ein selbsttätiger Nachschleifeffekt, weil aufgrund des hohen Rückstelivermögens des verwendeten Kunststoffes einmal aus de-· Kunststoffbindung herausgsfallene Körnerspitzer, durch nachfolgende, im Kunststoff noch eingebettete Kornerspitzen ersetzt Werden, weil sich der Kunststoff im hohen Maße der Profilform der Schiene anpaßt. Es zeigt

F i g. 1 einen Vertikalschnitt durch eine Schiene mit beiderseits befestigien Verbindungslaschen,

Fi g. 2 einen Schnitt durch eine Verbindungslasche in einer Ansicht in Richtung des Pfeiles III in Fig. 4,
F i g. 3 eine Rückansicht der Verbindungslasche in

einer Ansicht in Richtung des Pfeiles III in Fi g. 5, F i g. 4 einen Schnitt gemäß der Linie IV-IV in F i g. 2, F i g. 5 einen Schnitt gemäß der Linie V-V in F i g. 2, F i g. 6 einen Schnitt gemäß der Linie VI-VI in F i g. 5, Fig. 7 eine schematisierte und vergrößerte Schnittansicht der Rippe in der Anlage an die Profilfläche der Schiene in einer Darstellung, ähnlich Fig.6, in unbelastetem Zustand,

F i g. 8 eine gleiche Darstellung wie F i g. 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 I und durch die Verbindungslaschen 3 durchgreift, mit Hilfe von Scheiben 5 und einer Mutter 6 kraftschlüssig verspannt.

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. F ig. 2).

Ferner ist wesentlich, daß in den Kunststoffkörper 10 der Verbindungsiasche 3 ein Stahlteil 11 eingebettet ist, das die in den Fig. 1,4 und 5 gezeigte Form hat. Hierbei ist wesentlich, daß das Stahlteil 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 Stahlteils 11 erwiesen, weil dieser Kunststoff ausgezeichnete urngußeigensehaf icü besitzt. An der Rückseite (vergl. Fig. 1, Fig.3 und Fig.4) ist die Verbindungslasche 3 mit einer Bohrung 17 größeren Durchmessers versehen, um die in Fi g. 1 links gezeigte Scheibe 5 versenkt anzuordnen.

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

Hierbei ist wesentlich, daß die Keilflächen 18 in bezug zum Schienenstoß, der in F i g. 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 dre Befestigungslasche, so daß die an den Profilflächen 2 anliegenden Flächen der Rippen 9 zusammengepreßt werden. Es ergibt sich hiermit ein Wulst 14, der sich »vor« der Rippe 9' (vergl. F i g. 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 9' 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 Befestigungsvorrichtung in Pfeilrichtung 13 an den Keilflächen 18 bildet, immer stets in den Spalt zwischen der Keilfläche 18 und der Profilfläche 2 bei Einwirken der Kraft in der Haupi/ugebene (Pfeilrichtung 12) hineingezogen wird.

Hiermit wirken die Rippen 9,9' als widerhakenähnliche Gebilde, die sich bei zunehmender Last in Pfeilrichtung 12 verformen, so daß das herausgedrückte Material (Wulst 14) versucht, in den Spalt 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 Verbindungslasche beseitigt werden kann.

Die Verbindungsiasche ist aber gemäß den Fig. 1, 4 bis 6 durch das Stahlteil 11 verstärkt, das in den Kunststoffkörper 10 der Verbindungslasche 3 eingebettet ist. Dieses eingebettete Stahlteil 11 dient zur Aufnahme von Zugkräften, die auf die Verbindungslasche 3 wirken. Das Stahlteil wird z. B. mit sechs Durchgangsbohningcn 16 verwendet, die innen mit Kunststoff ummantelt sind. Durch die Anordnung eines abriebfesten Metallmate rials in Körnerform in dem Kunststoffkörper 10 und insbes. in den Rippen 9, wobei das Material dieser Körnerspitzen wesentlich härter ist 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 eingräbt

Der eingangs erwähnte Kunststoff ist für die

so Verwendung als Verbindungslasche besonders wegen seines Rückstellvermögens, wegen seiner ausgezeicnneten Umgußeigenschaften 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.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektrisch isolierende Schienenstoßverbindung mit zwei länglichen, elektrisch isolierenden, aus Kunststoff bestehenden und auf entgegengesetzten 5 Profilflächen benachbarter Schienen, über die Stoßfuge sich erstreckenden Verbindungslaschen, sowie mit einstellbaren, mechanischen Befestigungsvorrichtungen, die die in den Verbindungslaschen und den Schienenstegen vorgesehenen Bohrungen io durchsetzen, dadurch gekennzeichnet, daß jede Verbindungslasche (3) mindestens an ihren an den Profilflächen (2) der Schiene (1) anliegenden Rächen mit im wesentlichen vertikal verlaufenden, einen gegenseitigen Abstand aufweisenden, einstük- 15 kig angeformten Rippen (9) versehen ist

2. Schienenstoßverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die an den Profilflächen (2) der Schiene (1) anliegenden Flächen der Rippen (9)als Keilflächen (18) ausgebildet sind, die in 20 bezug zu einer in Längsrichtung der Verbindungsiasche (3) wirkenden Kraft (Pfeilrichtung 12) geneigt sind, (F ig. 7,8).

3. Schienenstoßverbindung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Keilflächen (18) 25 der Rippen (9) in bezug zum Schienenstoß (Linie 19) spiegelsymmetrisch geneigt und gegeneinander gerichtet sind, (Fig. 6).

4. Schienenstoßverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (9) aus 30 einem Kur:istoff mit hohem Rückstellvermögen, guten Umgußeigensehaften. hoher Kältebeständigkeit, guter Wärmebeständigkeit und langem Standzeitverhalten bestehen.

5. Schienenstoßverbindung nach Anspruch 4, 35 dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff vorzugsweise ein Polylaurin-Lactam ist.

6. Schienenstoßverbindung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß in den Kunststoff abriebfeste oder molide Körnerspitzen suspendiert 40 sind, deren Härte größer ist als die Härte der Schienen (1).

7. Schienenstoßverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die an den Profilflächen (2) der Schiene (1) anliegenden 45 Keilflächen (18) bei Anziehen der mechanischen Befestigungsvorrichtung (Schraubbolzen 4) wulstbildend (Wulst 14) in den Spalt zwischen Keilfläche (18) und der Profilfläche (2) bei einer in Längsrichtung wirkenden Verschiebungskraft (Pfeilrichtung 12) auf 50 die Verbindungslasche (3) gezogen werden.