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Herstellung elektrischer Schienenverbindungen mittels Lichtbogenschweißung.
Den Gegenstand der Erfindung bildet die Herstellung elektrischer Schienenverbindungen.
Die Erfindung bezweckt für Verbindungen mit hoher Kapazität, wie sie gewöhnlich
für elektrische Bahnen verwendet werden, eine sichere Vereinigung der Verbinderenden
mit den Schienen zu schaffen und die dabei aufzuwendende Arbeit zu erleichtern.
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Die Erfindung kennzeichnet sich im wesentlichen dadurch, daß der Verbinderleiter
mit
seinen Anschlußenden derart an die zu verbindenden Schienenflächen
angelegt Wird, daß er mit der Schienenfläche einen. offenen Trog bildet, der infolge
seines genügend großen Winkels es ermöglicht, mit der Schweißelektrode bis in die
tiefste Trogstelle hineinzugelangen, um ein sicheres Verschweißen der Schienen und
Schienenverbinder auf großer Oberfläche zu gewährleisten.
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Die Erfindung ist auf der Zeichnung in einigen Ausführungsformen dargestellt.
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Das elektrische Verbinden der Schienen erfolgt im wesentlichen in
zwei Arten. Entweder wird ein Leiter mechanisch an die aneinanderstoßenden Schienenenden
angeschlossen oder mit den aneinanderstoßenden Schienenenden verschweist. Die Erfindung
bezieht sich auf die 1'etztgenannte Art.
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Geschweißte Schienenverbindungen sind bisher im allgemeinen nach dem
Widerstandsschweißverfahren von Thomson hergestellt worden, indem ein Kupferleiter
entweder direkt oder unter Zuhilfenahme eines Messingmantels mit der Schiene durch
einen Strom verschweißt wurde, der genügend stark war, um durch Widerstandshitze
die Metalle zusammenzuschmelzen. Das Schweißen nach diesem Svstem erfordert kostspielige
und schwere Apparate, viel Zeit, kann während der Arbeit nicht unterbrochen werden
und läßt sich überdies nur durch geschickte Fachleute ausführen, da bei der Arbeit
große Sor falt und Geschicklichkeit erforderlich sind, namentlich wenn Kupfer oder
Messing mit Stahl verschweißt werden soll.
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Es wurde auch schon vorgeschlagen, den Verbinder mit der Schiene mit
Hilfe einer stiftartigen Schweißelektrode zu vereinigen, ein Verfahren, das sich:
mit verhältnismäßig leichten und tragbaren Apparaten ausführen läßt und keine so
große Aufmerksamkeit und Geschicklichkeit als das Thomsonsche Verfahren erfordert,
namentlich wenn der Verbinderleiter an seinen Enden Eisenflächen aufweist, die mit
der Schien° verschweißt werden sollen. Trotz der Vorteile, die dieses Verfahren
aufweist, hat es bisher in die Praxis noch keinen Eingang finden können, weil es
nicht richtig ausgeübt wurde und ereil die zu verschweißenden Enden keine geeignete
Form besaßen. Es ließ sich vor allem keine zuverlässige Schweißstelle schaffen,
weil der Raum zwischen der keilförmigen eisernen Endplatte des Verhinders und dem
Schienenkopf zu eng war, um die Schweißelektrode bis zum Boden des gebildeten Trograumes
hingelangen zu lassen, demzufolge war die Sch,weißung oder Schmelzung auf den oberen
Teil der Platte und den gegenüberliegenden Teil des Schienenkopfes beschränkt, so
daß die Verbindung nicht nur mechanisch schwach war, sondern auch zwischen dem Verbinderleiter
und dem Schienenkopf eine Fläche von hohem. Widerstand besaß, die durch die schmale
Schmelzbrücke am oberen Ende des Troges entstand.
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Gemäß der Erfindung läßt sich die Elektrodenschwei'ßung unter Vermeidung
der bisher bestandenen Übelstände mit Erfolg anwenden.
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Der Verbinderleiter io ist U-förmig gestaltet und besitzt an jedem
Ende Ansätze i i zweckmäßig sind die Ansätze unabhängig von dem Ouersch.nitt, den
der eigentliche Verbinderkörper besitzt, @im Querschnitt dreieckförmig und besitzen
eine senkrechte Fläche a, eine wagerechte Bodenfläche b und eine geneigte
Oberfläche c, derart, daß beim Anlegen an den Schienenkopf ein weit offener Trog
12 (Abb. 3) zwischen der oberen Fläche c der Ansätze und dem: Schienenkopf 13 geschaffen
wird.
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Da es schwer ist, Kupfer und Stahl zusammenzuschweißen, werden die
Schweißflächen zweckmäßig mit einer verhältnismäßig leichten Eisenblechlage 14 versehen,
welche bei der Herstellung der Verbinder gleich in der Fabrik mit dem Kupfer durch
Schweißung verbunden wird. Bei der dargestellten Ausführungsform .ist sowohl die
geneigte Oberfläche als auch die wagerechte untere Fläche b mit einer Eisenblechauflage
versehen., da nicht nur der Trograum i-2 mit bei der Schweißung entstehendem, geschmolzenem
Metall ausgefüllt, sondern auch noch ein Metallkörper 15 unter der Bodenfläche b
geschaffen werden soll, was sich mit der Elektrodenschweißung bekanntlich leicht
erzielen läßt. Dieser Metallkörper 15 .verringert nicht nur den elektrischen Widerstand
der Verbindung, sondern dient auch dazu, den Verbinder zu unterstützen und mechanisch
gegen Stöße und Erschütterungen zu schützen, die er durch die Wagenräder usw. auszuhalten
hat. ' Bei der neuen Form der Verbind'erenden ist deren Kupferkörper von dem Schienenkopf
nur durch das dünne Eisenblech an der Stelle getrennt, wo die Ecke 16 des Verbinders
gegen den Schienenkopf anliegt, so daß der Widerstand zwischen dem Verbinder und
der Schiene an dieser Stelle auf ein Minimum- verringert ist.
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Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, die Nachteile zu
verhüten, die durch innere Spannungen an den Verbindungsstellen infolge der verschiedenen
Ausdehnungskoeffizienten auftreten, welche Kupfer oder Messing und Eisen aufweisen.
Ist das Anschlußende von größerer Länge, z. B. 75 mm[, dann macht sich der Unterschied
der verschiedenen Ausdehnungskoeffizienten
manchmal so schädlich
fühlbar, daß an der Verbindungsstelle zwischen Ver-1>inderleiter und Schiene Risse
entstehen, wodurch: die Kontaktstellen beeinträchtigt werden und ein. erhöhter Widerstand
auftritt.
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Um diesen Übelstand zu beheben, wird gemäß der Erfindung der Kupferteil
der Anschlußenden durch senkrechte Einschnitte in mehrere Abschnitte zerlegt, so
daß die inneren Spannungen,- die durch verschiedene Temperaturen auftreten, lokalisiert
werden. Die Unterteilung kann auf das Kupferende des Verlyinders beschränkt werden,
während die Eisenblechauflage an dieser Unterteilung nicht teilniinlmt.
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In Abb. q. 'ist nur ein Schlitz 17 zu diesem Zwecke angedeutet; man
kann aber auch mehrere solcher Schlitze anwenden. Diese Elinrichtting ermöglicht
es,. Ansätze von großer Länge und geringer Höhe zu verwenden, was dann von besonderem
Vorteil ist, wenn Schienen mit niedrigen Köpfen zur Verfügung stehen, an denen die
elektrischen Verbinder angebracht werden sollen, wie dies namentlich" bei elektrischen
Straßenbahnen der Fall ist (Abb. 5). Überdies wird dadurch der Vorteil erzielt,
daß' die Tiefe des Schweißtroges verkleinert wird und eine größere Oberfläche entsteht,
die mit der Schiene in unmittelbare Berührung tritt, demzufolge die Erzielung einer
zuverlässigen Verbindung erleichtert und das Widerstandsmaterial zwischen dem Verbinder
und der Schiene verringert wird.
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Der Körper des Schienenverbinders kann jede gewünschte Form und Bauart
aufweisen. Besteht er aus einzelnen Kupferstreifen, dann kann der Kopf dadurch gebildet
werden, daß man die Enden schleifenartig abflacht und sie einem .genügenden Druck
aussetzt, um ihnen den dreieckigen Querschnitt zu geben, wobei man den mittleren
Einschnitt 17 vorsieht, um den verschiedenen Ausdehnungskoeffizienten Rechnung zu
tragen.
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Besteht der Schienenverbinder aus einer einfachen Stange. von rechteckigem
Querschnitt, dann kann jedes Ende aufgespalten werden, so daß Arme entstehen, die
abwärts gebogen werden und in gegenseitige Verlängerung gelangen, rechtwinktig zu
den Schenkeln des U-förmigen Verbinders. Dasselbe Verfahren läßt sich anwenden,
wenn der Verbinderkörper aus einem einfachen Kabel besteht. Ist ein langer und schmaler
Kopf nicht gewünscht, dann kann man den Anschlußenden einfach die genvün$chte dreieckige
Gestalt im Querschnitt geben und sie mit den Eisenauflagen, wie in Abb. 6 dargestellt,
versehen.