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Schienenbefestigung auf Querschwellen mittels einer Hakenhülse Für
langsamen und leichten Eisenbahnverkehr wird eine einfache, aber wenig elastische
Verbindung zwischen Schiene und Holzschwelle für ausreichend gehalten, die aus einer
Unterlegplatte und zwei Schienenhakennägeln oder aus zwei Schwellenschrauben je
Stützpunkt besteht.
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Durch Einführung . des Klemmplattensvstems mit Schwellenschrauben
wurde die Verbindung etwas elastischer, und die Aufnahme der Seitenkräfte wurde
günstiger; aber infolge der Hebelwirkung der Klemmplatten verdoppelten sich etwa
die auf Herausziehen der Schrauben wirkenden senkrechten Komponenten der Verkehrsstöße.
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1lan verbesserte die Verbindung weiter und verband zunächst die Schiene
durch zwei Klemmplatten nebst Hammerkopfbolzen (mit Federringen) mit der Unterlegplatte
und diese dann durch vier Holzschrauben mit der Schwelle. Die Hebelwirkung der Klemmplatte
auf die Holzschrauben war damit beseitigt.
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Aber diese vier unelastischen Holzschrauben bilden weiter ein wenig
dauerhaftes und wenig verläßliches Glied der Verbindung. Ihre Haftfestigkeit im
Holz beruht wesentlich auf der Reibung, die an sich unelastisch ist und in Holzgewinden
weniger zuverlässig ist als die Reibung in den Gewinden eiserner Mütterschrauben.
Außerdem ist der Bolzenschaft der Holzschrauben zwischen den Befestigungspunkten
zu kurz für elastische Wirkung. Dieser Nachteil der ungenügenden Elastizität drängt
auf weitere Verbesserung.
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Das Steigen der Lasten bedingte schwerere Schienen, die infolge ihrer
größeren Federkraft hinter den auch schneller weiterrollenden Rädern unvermittelter
hochschnellen und dabei die niedergedrückten Schwellen ebenso unvermittelt wieder
hochreißen: Da die Schwellen bei nasser Witterung sich in der Bettung festsaugen
und ein nicht unerhebliches Gewicht haben, entstehen hierdurch Massenstöße, die
unelastische und nicht besonders feste- Verbindungen in Wechselwirkung mit den Seitenstößen
der Räder vorzeitig lockern.
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Eine einmal locker gewordene Holzschraube erreicht aber trotz der
Anwendung der bekannten Dübel aus festerem Werkstoff nicht wieder die anfängliche
Haltefestigkeit. Die erwähnten Federringe haben ein zu geringes Arbeitsvermögen
im Verhältnis zu den geschilderten Stößen und sind daher nur als Sicherung gegen
das Abfallen der Muttern von den Hammerkopfschrauben zu bewerten.
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Die bekanntgewordenen und bemerkenswerten Vorschläge zur weiteren
Verbesserung der erwähnten Befestigungsmittel zwischen Schiene und Schwelle können
in folgenden drei Gruppen eingeteilt werden.
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i. In hülsenförmig ausgeführte Schienenhaken werden nach dem Einschlagen
in das Holz von oben her Keile oder von der Seite her Nägel eingetrieben, welche
die Haftfestigkeit der Haken im Holz erhöhen und diese im gewissen Umfange nachstellbär
machen.
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Hakenhülsen werden auf ihrem Umfange mit Schraubengewinden versehen,
eingeschraubt und durch innen eingedrehte Schrauben, die weiter in das Holz hineinreichen,
oder durch eingetriebene Keile, die die Hülsen spreizen, im Holz weiter verspannt.
3.
Halboffene Hakenhülsen werden mit glatten Schäften ausgeführt und durch eine in
das mit Gewinde durchsetzte Innere und einseitig auch in das Holz eingedrehte Schraube
mit der Schwelle verankert.
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Eine gewisse Nachspannbarkeit dieser aus zwei oder mehreren Elementen
bestehenden Befestigungsmittel gegenüber den einteiligen Schwellenschrauben wird
durch diese Vorschläge erzielt.
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Aber die Elastizität wird nicht wesentlich gesteigert. Derartige Gewinde
lockern sich daher auch bald. Es tritt die bei Schwellenschrauben-bekannte Erscheinung
ein. daß in der Wechselwirkung zwischen dem Lockern der Schrauben unter den Betriebsstößen
und zwischen dem Nachspannen die Zacken der Hakennägel und das Eisengewinde der
Schrauben auf die Lochwandungen sägeblattartig wirken und diese so erweitern, daß
die Haftfestigkeit der Schrauben nicht mehr genügt. Die neuen Verbindungen waren
also schließlich ebensowenig dauerhaft wie die einfachen Schwellenschrauben.
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Der Erfinder eines der Vorschläge nach Ziffer 3 hat das wohl selbst
erkannt; denn andernfalls hätte er nicht die bekannten Kopfstützen gleichzeitig
empfohlen, die bekanntlich nur dann auf der Strecke, z. B. in Kurven auf jeder dritten
oder vierten Schwelle, angewendet werden, wenn man den Schienenbefestigungsmitteln
z. B. wegen Alterns der Schwellen nicht mehr recht traut, die Schwellen aber noch
nicht erneuern will, jedoch eine gewisse Sicherheit gegen Auseinanderkanten der
Schienen unter dem rollenden Rade schaffen will.
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'Es ist weiter vorgeschlagen worden, die Holzschrauben durch Bolzen
zu ersetzen, welche durch die Schwelle hindurchgeführt werden und sich mit einem
Hammerkopf gegen eine auf der Unterseite der Schwelle befestigte Platte legen. Der
Hammerkopf ist gegen ungewollte Drehungen durch Nasen auf der Unterplatte gesichert,
die ihrerseits durch . Eingreifen von Nasen usw. in die Bolzenlöcher oder in Ausnehmungen
in der Schwelle seitlich festgelegt ist. In dieser Kombination ist die Klemmplatte
als U-förmige Feder vorgeschlagen worden, um einen ständig gleichbleibenden Druck
der Klemmplatte und dadurch sattes Aufliegen der Klemmplatte auf der Schwelle oder
auf der Unterlegplatte zu erzielen. Dieser gleichbleibende Druck soll einen entsprechend
verläßlichen Reibungswiderstand gegen Kräfte in der Waagerechten erzeugen. Da größere
Betriebsstöße aber den Reibungswiderstand doch überwinden können und Bewegungen
in der Waagerechten dadurch hervorrufen können, sind unter der Federklemmplatte
Vorspränge angebracht, die in das Schwelleiiliolz eingreifen und dadurch diese Bewegungen
begrenzen.
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Diese Federklemmplatten haben den Nachteil, daß der an sich schon
geringe Wirkungsgrad der Bolzen der Klemmplattenkombinationen von schätzungsweise
5o v. H. durch die Gegenwirkung der verhältnismäßig starken Feder noch weiter herabgesetzt
wird, wodurch die Sicherheit gegen gefährliche Gleisverschiebungen durch Temperaturspannungen
sinkt.
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Es ist bisher, soweit bekannt, nicht gelungen, der Klemmplattenkombination
mit wirtschaftlichen Mitteln einen besseren Wirkungsgrad zu verleihen und die Klemmplatten
in der Waagerechten in stabiler Weise so festzulegen, daß die Klemmplatten und Federringe
sich nicht mehr unter den Betriebsstößen in der Waagerechten innerhalb der Genauigkeitsgrenzen
der Anschläge bewegen und die Gewinde der Bolzen nicht mehr zerstoßen und verbiegen
können. -Infolgedessen konnte auch die oben beschriebene Kombination: Klemmplatten
mit langen Bolzen, soweit bekannt, bisher einen Erfolg nicht haben.
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Es wurde also ein neues Klemmorgan mit hohlem Stiel entwickelt, nachdem
es als frei von diesen 1Tachteilen und bevorzugt brauchbar in Kombination mit langen
Bolzen erkannt war. _ Dieses neue Klemmorgan hat zwar eine gewisse Ähnlichkeit mit
den oben beschriebenen Hakenhülsen; es unterscheidet sich aber wesentlich von diesen
dadurch, daß es die empfindlichen Wandungen der im Schwellenkörper notwendigen Löcher
nicht mehr durch Zacken und Eisengewinde beansprucht und infolge der Betriebsstöße
allmählich abnutzt.
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Die Verspannung des neuen Klemmorgans in der Waagerechten ergibt sich
dadurch, daß die Bolzen in bezug auf den Angriffspunkt der Haken auf der Schiene
ein Exzentrizitätsmoment erzeugen, welches ohne wesentliche Minderung des Bolzenwirkungsgrades
die Hakenhülse rückwärts gegen die Lochwandungen preßt. Hierdurch wird die Hakenhülse
und dadurch die Schiene innerhalb der üblichen Genauigkeitsspielräume gegen die
Anschläge festgelegt, und zwar in einwandfrei stabiler Weise.
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Durch die neuen Schienenbefestigungsmittel soll erreicht werden, daß
sich der Wirkungsgrad der Bolzen gegenüber den gleichschenkligen Klemmplattenkombinationen
auf das Doppelte erhöht, so daß der Widerstand der Gleise gegen gefährliche örtliche
Steigerungen von Temperaturspannungen in der Längsrichtung der Schienen erhöht wird
ohne Vergrößerung der üblichen Bolzenstärke; denn die Bolzenstärke kann ih Rücksicht
auf
die Begrenztheit der menschlichen Armkraft kaum noch vergrößert
werden.
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Die hohe und nachhaltige Elastizität der langen Bolzen, zu der sich
noch die erhebliche Elastizität des Schwellenkörpers addiert, ist anscheinend bei
dem bekannten Federklemmplattenoberbau mit langen Bolzen nicht genügend gewertet
worden. Denn andernfalls hätte man nicht verhältnismäßig starke Federn angewendet,
die der elastischen Vorspannung entgegenwirken, also die Aufrechterhaltung des Klemmdruckes
auf die Schienen durch die elastische Vorspannung der Bolzen einschränken, wenn
die Muttern sich unter den Betriebsstößen lockern, und zwar infolge Dehnungen der
Bolzen und Zusammendrückens des Holzes, sowie hei der Verschiebung der schrägen
Oberflächen des Schienenfußes innerhalb der Genauigkeitsspielräume gegen die Klemmplatten
infolge Verbfegens der Klemmplatten usw.
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Bei der neuen Kombination ist die obenerwähnte,- die Vorspannung mindernde
Gegenfederung nicht vorhanden. Der Kraftverlauf durch die Schiene, durch die Hakenhülse,
durch den langen Bolzen und durch die Schwelle zurück zur Schiene ist wesentlich
gestreckter als beim Klemmplattenoberbau, so daß die elastische Vorspannung der-
Bolzen des Schwellenkörpers und der Platten etwa mit ioo v. H., also fast restlos,
zur Wirkung kommt.
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Die neue Kombination, Hakenhülsen mit langen Bolzen, bezweckt also
aus zwei für sich allein und in bekannten Kombinationen nicht genügend brauchbaren
Elementen mit wirtschaftlich tragbaren Mitteln ohne Betriebserschwerung einen neuen
technisch und wirtschaftlich vorteilhafteren Oberbau zu schaffen, bei dem die Schienen
mit den Schwellen bei gleicher Bolzenstärke unter wesentlich höherer Vorspannung
als beim üblichen Klemmplattenoberbau mit etwa doppelt so großer Kraft gekoppelt
sind, wodurch ein ruhigeres und sicheres Fahren, insbesondere bei hoher Außentemperatur,
und dadurch weiter eine geringere Abnutzung des ruhenden und des rollenden Materials
erreicht werden soll.
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Die neue Hakenhülse kann einteilig oder zweiteilig hergestellt werden.
Die einfachen oder mehrfachen Haken können über die für sich hergestellte Hülse
geschoben und festgenietet oder verschweißt werden. Die Hakenhülse kann hergestellt
werden aus schmiedbarem Guß, aus Rohrstücken, aus Rinnenstücken, aus Flacheisen,
aus Vierkanteisen oder Rundeisen, durch Pressen.- Schmieden, Drehen mit nachfolgendem
Aus- oder Nachbohren usw.
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Beispielsweise ist hier eine geschlossene Hakenhülse mit glatten Wandungen
angenommen worden. ` Die Hülse umfaßt den'Bolzen gegen Festrosten mit allseitigem
Spielraum und schützt die Gewinde gegen Zerstoßen, Verbiegen und nicht zentrische
Beanspruchung.
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Die Hakenhülse wird in das Loch in der Schwelle eingeschoben, nachdem
zuvor der Bolzen in dieses Loch eingeführt worden ist. Wird die Lösbarkeit des Bolzens
von oben her gefordert, dann erhält der Bolzen statt des üblichen halbrunden oder
kantigen Kopfes einen Hammerkopf.
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Der Hammerkopf wird in bekannter Weise gegen Drehung gesichert, z.
B.wie bei der auf der Zeichnung dargestellten Ausführungsform durch einen Vierkant,
mit dem der Bolzen in eine entsprechende Ausnehmung der Unterplatte eingreift. Der
Hammerkopf ist nicht länger als der Durchmesser des Loches für die Hakenhülse, so
daß der- Bolzen nach Entfernung der Hakenhülse nach oben herausgezogen werden kann.
Das Gewinde des Bolzens kommt, um das erwähnte Aussäge der Lochwandungen durch das
Eisengewinde zu vermeiden, mit dem Holz nicht in Berührung, sondern liegt im wesentlichen
oberhalb der Hakenhülse. Das Gewinde wird so lang bemessen, daß eine der zu erwartenden
Nachgiebigkeit der Schwelle entsprechende Nachspannfähigkeit der Muttern erzielt
wird.
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Auf der Zeichnung ist ein einfaches Musterbeispiel der neuen Schienenbefestigung
mit senkrecht stehenden Schienen auf Holzschwellen mit einfachen Unterlegplatten
dargestellt, Schräg stehende Schienen erhalten in bekannter Weise Unterlegplatten
mit schrägem Mittelstück, das von Rippen begrenzt wird, wenn man es nicht vorzieht,
die Oberfläche der Schwelle an dieser Stelle schräg zu gestalten. Die Hakenhülsen
und Bolzen erhalten bei schräg stehenden Schienen innen und außen geringe Abweichungen-
in der Hakenform und in der Hülsen- und Bolzenlänge.
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Abb. i zeigt einen Querschnitt durch die Schiene und das neue Befestigungsmittel.
Ab. ia zeigt Beispiele für Schutzverkleidungen der Hülsenkammern in der Schwelle,
in der Oberplatte (Unterlegplatte) sowie in der Unterplatte. _ Abb. 2 zeigt links
eine Aufsicht von oben und rechts eine Aufsicht von unten mit Einzelunterplatte.
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Abb.3, .4 und 5 zeigen Querschnitte der Hakenhülse.
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Die Schiene a in Abb. r wird durch die Hakenhülse b auf die Unterlegplattec
gepreßt, indem der Druck der Schraubenmutter d mittels des Bolzens e durch dessen
Hammerkopf unter die Platte f und damit unter die Unterplatte
f
der Schwelle geleitet wird. Der Bolzen e kann sich beim Aufsetzen und Anziehen der
Mutter d nicht mitdrehen, weil der über dem Hammerkopf sitzende Vierkant in den
Schlitz der Unterplatte f eingreift.
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Die Befestigung der Unterplatte f an der Unterseite der Sehwelle durch
besondere Schrauben ist dann nicht erforderlich, wenn sie als Doppelplatte ausgeführt
wird und einer der beiden zugehörigen Bolzen stets gespannt bleibt, oder wenn sie
als Einzelplatte nach dem Verlegen der Schwellen auf der Bettung von der Seite eingeschoben
wird, wobei in an sich bekannter Weise seitliche Vorsprünge die Platte gegen. Drehung
sichern und auch dem Aufplatzen der Schwelle entgegenwirken.
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Soweit die Reibung des Bolzens e in der Platte f oder der Gegendruck
der Bettung den Bolzen e nicht in seiner höchsten Stellung festhält, wird dies bewirkt
durch einen Schlüssel, der mit seiner Spitze in das Loch i oben am Bolzenende eingreift.
Dieses Bolzenende besteht aus einem Steg, der parallel zum Hammerkopf liegt und
daher dessen jeweilige Stellung oben kenntlich macht. -Der Schlüssel ist im Querschnitt
so zu bemessen, daß er das Aufsetzen der Mutter nicht behindert. .
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Wird der Schlüssel beim Lösen der Mutter nicht aufgesetzt, dann verhindern
die beiden Nasen i unten am Bolzen das völlige Durchfallen des Bolzens und in Verbindung
mit entsprechenden Einkerbungen in der Unterplatte _ und in der Hakenhülse auch
ungewollte Drehbewegungen des Bolzens ohne nochmalige Hebung und vor dem Anheben
der Hakenhülse.
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Das Mitdrehen der Hakenhülse b beim Anziehen der Mutter oder das Verdrehen
der Hakenhülse b unter den Stößen des Verkehrs verhindert der in Abb. 3 erkennbare,
an der Hakenhülse angearbeitete Vierkant, der in eine entsprechende vierkantige
Öffnung der Schienenunterlegplatte eingreift. Wird der vierkantige Ansatz an der
Hakenhülse quadratisch gewählt, dann kann die Hakenhülse um dreimal 9o° gegen die
Grundstellung gedreht eingesetzt werden.
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Dies kann zunächst benutzt werden zur Erleichterung des Verlegens
der Schienen, indem die Schwellen mit Hakenhülsen angeliefert werden, die zur Hälfte
oder sämtlich z. B. um 9o° gedreht sind. Nach dem Verlegen der Schienen werden die
Hakenhülsen gelöst, in die Grundstellung gedreht, eingesetzt und endgültig festgeschraubt.
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Der quadratisch ausgeführte Vierkant der Hakenhülse kann weiter zur
Regelung der Spur benutzt werden, mit Hilfe der an sich bekannten, entsprechend
gelochten Spurplatten g und h, die nach der Abb. 2 viereckig sind und eine feste
Kopplung zwischen Schiene und Schwelle ergeben, die noch durch geringen, senkrechten
Anzug der Spurplatten und durch in bekannter Weise gesicherte Längskeile verstärkt
werden kann, während die runde Ausbildung h nach Abb. 3 eine gelenkige Kopplung
ergibt für Gleise, die viel gerückt und gerichtet werden. Für solche Gleise kann
es auch zweckmäßig sein, die Spurplatten stärker zu halten als den Schienenfuß.
Es ergibt sich dann eine lose Kopplung mit Spielraum in senkrechter Richtung anch
dann, wenn die Bolzen e gespannt bleiben.