DE7011638U - Vorrichtung zur herstellung einer elektrischen leitschiene, insbesondere fuer elektrische eisenbahnen. - Google Patents

Description

Die Neuerung bezieht sich au± eine Vorrichtung zur Herstellung einer elektrischen Leitschiene, insbesondere
für elektrische Eisenbahnen.

Bei vielen elektrifizierten Eisenbabnsystemen dienen allein Stablschienen als Leiter oder dritte Schienen. Obwohl Stahl gute Festigkeitseigensobaften bat, ist er doch ein relativ schlechter elektrischer Leiter. Stablscbienen müssen daher notwendigerweise einen relativ großen Querschnitt haben, um die Ströme leiten zu können, die für
größere Züge erforderlich sind. Schienen relativ großen
Querschnitts sind jedoch teuer in der Herstellung, in der Installation und in der Wartung. Die sich aufgrund der

WR/Si

-2-

Verwendung von Stahlschienen ergebenden hohen Energieverluste und die komplizierten Anordnungen, die zu ihrer Kompensation erforderlich sind, tragen zu weiteren Kosten beim Betrieb von elektrischen Eisenbahnanlagen bei.

Wenn auch in der Vergangenheit bereits Leitschienen, bei denen ein eisenhaltiges Metall, wie beispielsweise Stahl, mit einem besser leitenden Metall, wie beispielsweise Kupfer oder Aluminium, kombiniert ist, bereits vorgeschlagen und in einem gewissen Maße auch bereits benutzt worden sind, um gewisse Eigenschaften jeden Metalles auszunutzen, so litten diese bimetallischen Schienen unter einem oder mehreren der folgenden Nachteile. Die Konstruktion vieler bimetallischer Leitsebienen, die in der Vergangenheit verwendet wurden, war so ausgebildet, daß die galvanischen Elemente, die sich zwischen den verschiedenen Metallen nach Verlegung der Gleise ergaben, an den Kontaktflächen zwischen den Metallen zu Korrosionen führten. Diese Korrosion bewirkt nicht nur einen Stromverlust an ier Kontaktfläche, sondern führt schließlich zu einer heftigen Erosion eines der Metalle und verkürzt wesentlich die Lebensdauer einer solchen Schiene.

Wo mechanische Verbindungen, wie beispielsweise Schrauben oder Niete, verwendet wurden, um die verschiedenen Metalle miteinander zu einer einheitlichen Schiene zu verbinden, bestand häufig die Gefahr, daß sich diese

-3-

701153 U-; 910

01153 U-; 910.

aufgrund der verschiedenen thermischen Ausdehnung der metallischen Teile lösten. Dieses Lösen führt wie auch anderes zum Eindringen von Feuchtigkeit und zu einer beschleunigten Korrosion an den Kontaktflächen. Außerdem waren viele vorbekannte bimetallische Schienen notwendigerweise in ihrem Aufbau unsymmetrisch. Mit anderen Worten hatten die Quersohnittsmassen der Metalle nicht einen gemeinsamen Massenmittelpunkt. In solchen Fällen waren die auf die verschiedenen Teile einer bestimmten Schiene duroh Wärmeausdebnung einwirkenden Kräfte nicht vollständig im Gleichgewicht, was zu einer fortwährenden Verformung der Sohiene führte, und bei den meisten vorbekannten bimetallischen Schienen mußten die metallischen Elemente nachbearbeitet werden, damit gute Paßflachen und ein guter elektrischer Kontakt dazwischen sichergestellt war. Alle diese zuvor genannten Faktoren trugen wesentlich zu den Anfangs- oder Grundkosten solcher Schienen bei und schlossen ihre volle kommerzielle Anwendung aus.

Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu vermeiden. Die zu schaffende Schiene soll im wesentlichen den folgenden Kriterien genügen, die für die kommerzielle Anwendung von Schienen bei elektrifizierten Eisenbahnen von Bedeutung sind. Sie soll mit geringsten Verlusten elektrischen Strom über große Entfernungen leiten können. Die verschiedenen metallischen Teile sollen in sol-

(ü ί iöo ü Γ9.10.7Π

eher V'eise miteinander verbunden seia, iaß eine Trenauag auch bei sieb änderadea und heftigen Spannungen nicht auftreten kann, öie aLs U'oLge der normalen und erwarteten Unterschiede in der Wärtneausdebnung und Zusammenziehung der Bauteile und der normalen erwarteten Belastung und auch Extrembeansprucbungen auftreten, deaea die Schienen ausgesetzt werden, einschließlich dem Kontakt zwischen einem Kollektor und einem sieb bewegenden Zug. Die Leitschiene soll außerdem einen optimalen Widerstaad gegen Korrosioa aufgrund galvanischer Vorgänge haben.

Die elektrische leitschiene umfaßt ein Stahlelement mit einem Stegteil und daran befestigten Flanecbteiien, die mit löchern versehen sind und ein zweites Metallprofil mit besserer elektrischer Leitfähigkeit, das mit dem ersten Stablelement über die Löcher verbunden ist und mit den Flächen mit Steg und Planschen in innigem elektrischem Kontakt steht.

Neuerungsgemäß wird eine solche elektrische Leitschiene vermittels einer Vorrichtung hergestellt, die dadurch gekenazeictanet ist, daß sie aus zwei das mit Stegen und Flanschen versebene Stahlelement zwischen sich aufnehmenden Platten besteht, die vermittels Federn und Mutternbolzen elastisch zusammeagespaaat sind und zusammen mit dem mit Steg- und Flanschte!ien versehenen Stablelement eine Stranggießform bilden, die von außen gekühlt ist und durch die sich das Stablelement hindurcbbewegt.

υ ν.·· υ .-. b. iU.

Das eingegossene Metall füllt im wesentlichen vollständig die Löcher in den Stahlelementen aus, so daß das Metall in den Löchern im Ergebnis wie Hilfsniete wirkt. Bei dem eingegossenen Metall handelt es sich um Aluminium oder Aluminiumlegierungen.

Durch das Eingießen des Aluminiumteils ergeben sich mehrere Vorteile. Zunäcost ist ein inniger Flächenkontakt und ein elektrischer Kontakt zwischen Stahl und Aluminium Sichergestellc, da das Schrumpfen des gegossenen Aluminiums beim Kühlen dazu führt, daß das Aluminium fest gegen den Stahl gepreßt wird. Zweitens füllt das Aluminium beim Gießen im wesentlichen vollständig die Ausnehmungen in der Stahlschiene. Drittens ist keine Bearbeitung sowohl des Aluminiumeinsatzes als auch der Stablschiene erforderlich, um vollständig anliegende Flächen auf beiden Teilen zu erzielen. Schließlich macht es das Eingießen des Aluminiums verhältnismäßig einfach, die Masse des Aluminiums und die Masse des Stahls mit einem gemeinsamen Massenmittelpunkt zu versehen.

Sind die Ausnehmungen in der Stablscbiene groß und liegen sie dicht beieinander, so verbessern sie die Gesamtleitfäbigkeit der zusammengesetzten Schiene und stellen außerdem ein Mittel dar, um in vorteilhafter Weise das Niveau des geschmolzenen Aluminiums in der Gießform zu egalisieren, wenn der Aluminiumeinsatz oder die Einsätze, wie das gerade der

-6-

7 Π Ί '■■ H · ■"" "■ ο 'Ή ■""!

IU i ι U w \j J. ι,. JiJ₁ / '

— D —

Fall sein mag, eingegossen und danach kontrolliert abgekühlt werden, wie das nachfolgend äher erläutert werden soll.

Bei einer vorteilbais -;a Äusfübrungsform der Neuerung hat das Aluminiumteil· der zusammengesetzten Leitschiene zwei freiiiegende Flächen, wie das der Fall ist, wenn es zu beiden Seiten des Steges einer H- oder I-förmigen Schiene eingegossen ist. Ein Schrumpfen bei Verfestigung und Abkühlen des eingegossenen Aluminiums führt normalerweise dazu, daß gewisse Teile des Aluminiumeinsatzes in der Nähe gewisser Teile der Flansche der Stahlschiene etwas weg und außer Kontakt von diesen Flanschen an den zuvor genannten Steven gezogen werden. Gemäß dieser Ausführungsform der Neuerung sind zum Zwecke der Kompensation eines sonnen Wegziebens des Aluminiums von den Fl·anschen der Stahlscbiene die freilegenden Oberflächen des Aluminiun^ements teiiweise bearbeitet, beispiel·sweise durch Ro^en, Pressen oder Sohmieden, wodurch das A^minium in dem Bereich des äußeren Stablflansches in festen Kontakt mit diesen Teilen des Stablflansches gedrückt wird. In diesem Fa^e können die A^minium- ^äcben beiß oder kait bearbeitet werden. Vorzugsweise wird wenigstens eine gewisse Ka ^bearbeitung angewendet, um einige Restspannungen in dem A^minium zu erzeugen, die dazu führen, dieses fester in Kontakt mit den Stahl·fl·anschen zu halten und damit die mechanische Verbindung zwischen Stahl und Aluminium zu verbessern.

υ i . 0

"■' Ί

Bei der neuerungsgemäßen Herstellung der neuartigen Leitschiene wird ein fortwährendes Eingießen von Aluminium oder einer Aluminiumlegierung durchgeführt. Es wird ein mit Ausnehmungen und Flanschen versehenes Stahlelement durch eine Gießzone geführt, die ein geschmolzenes Metall, wie beispielsweise Aluminium, aufweist. Das geschmolzene Metall wird in die Lage versetzt, die Ausnehmungen in der Stahlschiene zu füllen und andere Teile der Stabisobiene zu umfassen. Dann wird das geschmolzene Metall kontrolliert abgekühlt, das dann durch Schrumpfung in innigem Kontakt in mechanische Verbindung mit der Stahlschiene kommt. Gleichzeitig wird dafür gesorgt, daß der Massenmittelpunkt der Stablscbiene mit dem der Masse des abgekühlten und verfestigten Metalls zusammenfällt.

Gemäß der vorteilhaften Ausführungsform der Neuerung wird das Gießen des Aluminiumeinsatzes dadurch bewirkt, daß das H- oder I-förmige Stab!profil vertikal nach unten mit einer bestimmten Geschwindigkeit durch eine Gießform geführt wird, so daß der Stahlscbienenteil am Boden der Gießform heraustritt, wo dann im wesentlichen festes Aluminium auf wenigstens einer Seite des Steges des Stablschienenteiles gebildet ist. Bei diesem Gießvorgang kann das geschmolzene Aluminium auf beiden Seiten des Steges oder nur zu einer Seite des Steges eingeleitet werden. Wo in das Stahlsohienenteil auf mehreren Seiten geschmolzenes Metall eingegossen

-8-

7Ur₁

0-:

wi ■■?. und die Entfernung zwischen benachbarten Durchbrüchen χ .inem Abschnitt des Stahlteiles geringer als die Tiefe der flüssigen Phase in der Gießform ist, tritt ein Selbstregulierungseffekt auf. Z. B. kann der flüssige Teil des geschmolzenen Aluminiums zu beiden Seiten des perforierten Steges des Stahlteiles dann durch eine fortlaufend flüssige Phase über wenigstens einen der Durchbrüche verbunden sein, wobei das geschmolzene Aluminium sein eigenes Niveau zu finden sucht und wobei die flüssige Phase in der Gießform zu beideu Seiten des Steges immer im wesentlichen in der gleichen Beziehung zu dem abgeschrägten Teil der Gießform steht, die die Verfestigung besorgt. Das geschmolzene Metall verfestigt sich dann an dem Boden einesElüssigkeitsbebälters, so daß keine sich treffenden Leitungen von dem geschmolzenen Aluminium gebildet werden, die sich auf bereits verfestigtes Aluminium ergießen. Das stellt sicher, daß das Aluminiumelement eine im wesentlichen dichte Gußmasse ist und ein fortlaufendes monolithisches Element bildet, das eine gute elektrische Leitfähigkeit über die gesamte Länge hat, wenn es bei einer bestimmten Länge der fertigen bimetallischen Leitschiene angewendet wird.

Obwohl das hergestellte Formstück nicht herkömmlich ist, indem es sowohl aus Aluminium als auch aus Stahlteilen besteht, sind doch gebräuchliche Gießtechniken zum fortlaufenden Gießen anwendbar. Z. B. kann geschmolzenes Aluminium

-9-

in die oberste einer Gießform eingeführt and die Gießform in der gewöhnlichen Weise abgekühlt oder abgeschreclrfc werden. Das bimetallische Formstück kann außerdem aus dem Boden der Gießform mit solcher Geschwindigkeit herausgezogen werden, daß das gegossene Aluminium wenigstens in den äußeren Bereichen der austretenden Teile des Formstückes vollständig verfestigt ist. Danach verfestigen sich sehr schnell die verbleibenden Querschnittsbereicbe der unverfestigten Teile dieser austretenden Abschnitte durch Zuführung von Kühlmittel. Mit anderen Worten, die Verfestigung von Aluminium in einem bestimmten Schienenabschnitt, die in der gekühlten Gießform durch Bildung eines Mantel.« &vs festem Aluminium begonnen werden ist, das einen ^esccmolzenen Kern von Aluminium in dem Alwniniumabscbnitt umgibt, kann in diesem Schienenabschnitt im -wesentlichen uumittelbar nach dem Austritt eines solchen Schienenabschnitts aus der Gießform zu Ende geführt werden. Wie zuvor bereits bemerkt, kann das Aluminiumsegment des bimetalliscben Formstückes, das zu der endgültigen Leitschiene wird, im Ergebnis die Form eines fortlaufenden Aluminiumelements annehmen, das den Raum zu jeder Seite des Steges des Stah!elements sowie auch die Durchbrüohe in dem Steg einnimmt. Wegen der Geschwindigkeit des Gießvorganges und dem höheren Schmelzpunkt des Stahls relativ zu dem Aluminium oder ungefähr 154O⁰C im Verhältnis zu ungefähr 65O⁰C für E.C.-Aluminium, werden weder die

70 'i 'i O Γ. G .'.G.10.7O

mechanischen noch die physikalischen Eigenschaften des Stahlelements, das verwendet wird, durch den Gießvorgang negativ beeinflußt.

Anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele soll die Neuerung nachfolgend näher erläutert werden.

Fig. 1 zeigt eine allgemeine und etwas schematische Draufsicht auf eine Gießformanordnung,

Fig. 2 ist eine weitere scbematische Darstellung der Gießformanordnung gemäß Fig. 1,

Fig. 3 zeigt teilweise und in Seitenansicht eine

Walzenanordnung, durch die die bimetallische Schiene gemäß Fig. 1 nach dem Gießvorgang geführt werden kann.

Eine Gießvorrichtung zum kontinuierlichen Herstellen der bimetallischen !leitschiene ist in den obigen Figuren dargestellt= Die Gießvorrichtung weist zwei Platten 20 und 21 der gekühlten Gießform auf, die vorzugsweise aus Metall bestehen, das eine gute Wärmeleitfähigkeit hat, beispielsweise aus Aluminium oder Kupfer. Die platten 20 und 21 werden durch eine Anzahl passender Sprüheinrichtungen 30 für Kühlflüssigkeit gekühlt, die in passender V.eise außen um die Platten, die Gießformelerne ate darstellen, und in deren Nähe angeordnet sind, so daß Kühlmittel gegen die

Platten 20 und 21 und die Flansche 11 der Stahlschiene 10' gerichtet werden kann. Die Platten 20 und 21 können außerdem gegebenenfalls mit inneren Kammern für Kühlflüssigkeit versehen werden. Die Gießformelemente darstellenden Platten 20 und 21 wirken vorteiihafterweise mit den Planschen der Leitschiene 10 zusammen und bilden so Gießformhohlräume zu jeder Seite des Steges 12 der Leitschiene 10. Der passende enge Kontakt zwischen den Platten 20 und 21 und den Flansohen 11 der Schiene wird durch eine von mehreren Federn aufgebrachte Spannung aufrechterhalten. Die Federn 22 sind an den äußeren Teilen von Befestigungsschrauben 25 zwischen den Platten 20 und 21 und Scheiben 22' und Befestigungsmuttern 23' angeordnet. Die Gesamtanordniing der Platten 20, und Schrauben 25 usw. ist in einer passenden Gießlage dunh nicht dargestellte Backen gehalten. Der Querschnitt des Stahlelements 10' zeigt, wie die gekühlte Gießformteile bildenden Platten 20 und 21 geformt sind, so daß sie sich der Form des Stahlelements 10· und der Gießform anpassen. Es ist ersichtlich, daß die gekühlten Platten 20 und 21 vorteilhafterweise an dem Flansch 11 des Stahlelements 10' relativ flüssigkeitsdicht anliegen, wenn das Staolelement 10¹ dazwischen hindurchläuft, während sie gleichzeitig in passender Weise einen Abstand von dem Steg 12 haben, so daß insgesamt ein Gießhohlraum gebildet ist, der aus einzelnen kleineren Hohlräumen 60 und 61 zwischen den

-12-

7011638 29.10.70

Flanschen 11 und 62 in dem Steg 12 des Stahlelements 10' besteht.

Auf der Oberseite jeder der Platten 20 und 21 ist vorteilhafterweise ein Sammelrauai 35 vorgesehen, der rela- I tiv schmal ist und zur Verteilung von Schmiermittel dient. Er v/eist ein hohles Inneres und viele passende Verteileröffnungen 36 für die fortwährende Verteilung von Schmiermittel 37, wie beispielsweise Spermazetöl, auf die inneren Flächen der Platten 20 und 21 in Form eines dünnen Films auf, der ein Teil eines Millimeters in der Dicke beträgt. Aus Gründen der Einfachheit ist nur ein solcher Sammelraum 35 dargestellt. Das geschmolzene Metall, beispielsweise ein E.C.-Aluminium oder eine Aluminiumlegierung, wird von oben in die Gießformanordnung durch einen gewöhnlichen Trog 31 mit einer solchen Geschwindigkeit eingeleitet, daß der normale Pegel L des geschmolzenen Metalls in der Gießform, der mehrere Zoll unterha Lb des oberen Randes (!ar Platten der Gießform liegt, im wesentlichen auf der gleichen Höhe oder in der Nähe der Höhe des Pegels der Kühlmittelzufübrung auf der Rückseite der Platten 20 und 21 und der Flansche des Stahlelements 10· liegt, so daß die normale feste Linie Σ3 des gegossenen Aluminiums und die flüssige Linie M in der in Fig. 4 dargestellten gewöbn-Icben Weise ausgebildet werden. Wenn starke Tränen- oder andere Oberfläcbendefekte auf der Oberfläche des gegos-

-13-

. _ "\ 'ihr, r. Q 1Π -ϊΛ

senen Aluminiums erscheinen, wenn es aus der Gießform austritt, so kann zusätzliches Spermazetöl als Schmiermittel zugeführt werden, indem der Durchsatz in einer Speiseleitung 36^! erhöht wird, die den Sammelraum 35 speist.

Während das Volumen und die Geschwindigkeit der Zuführung von Kühlmittel von der jeweils hergestellten Leitschiene abhängt, kann das Kühlmittel bei der dargestellten Gießanordnung durch passende primäre Sprühköpfe 30 mit einem

Druck von ungefähr 2 kg/cm mit einem Durchsatz von 45 bis 70 l/min, zugeführt werden. Die Sprühköpfe haben zweckmäßigerweise eine solche Ausbildung, daß sich die Sprühbereiche überlappen und eine ununterbrochene Kühllinie auf den Außenflächen der Platten 20 und 21 und den Flanschen 11 der Schiene gebildet wird. Bei einer bevorzugten Ausführungsform d^r Neuerung erfolgt das Gießen in jer Weise, daß sich die äußeren ümfangsbereicbe des Aluminiums vollständig im wesentlichen am Pe^. A der Fig. 2 oder mehrere Zoll unterhalb des Pegels L zu verfestigen beginnen, während sich die gesamte Aluminiummasse sehr schnell unmittelbar unterhalb des Bodens der Gießform und im wesentlichen in dem Bereich B verfestigt, der mehrere Zoll unterhalb des Bereichs A liegt, wo weiterhin Kühlmittel durch Sekundärsprühdüsen 30' direkt auf das gegossene Produkt verteilt wird, wobei die ungefähre Temperatur des geschmolzenen Metalls im Bereich des GießpegeLs von 710° C bis 73O⁰C auf ungefähr 482⁰C im Bereich B

-14-

70y.

6:^:

-U-

verringert wird, wobei das Stahlelement 10' durch die Gießformanordnung mit einer Ge^r-.-'. v--·. uJigkeit von ungefähr 3,04 m pro Minute lauft, wem sie durch die gewöbnliche, nicht dargestellte Platte abgesenkt wird.

Ein Abstreifer 39 für Kühlmittel, in gestrichelten Linien in Fig. 2 dargestellt, kann in einem passenden Abstand unterhalb des Bodens der Platten 20 und 21 angeordnet werden, um das Kühlmittel von der bimetallischen Leitschiene 10 abzustreifen und das Kühlmittel in eine passende Sammeloder Abflußeinrichtung zu leiten (nicht dargestellt). Der Zweck dieser Abstreifeinrichtung soll nachfolgend näher erläutert werden. Wenn auch die verschiedensten Gießanordnungen verwendet werden können, so ist doch eine vertikale Gießanordnung zweckmäßig, bei der das Stahlelement 10· auf der Oberseite der Gießform einläuft, durch die gekühlten Platten 20 und 21 der Gießform hindurchläuft und dann unterhalb dieser Elemente mit dem eingegossenen Aluminium austritt. Bei der vertikalen Gießanordnung, wie sie dargestellt ist, ergibt sich eine Selbstnivellierung des geschmolzenen Metalls während des Gießvorganges. Das kann während der späteren Verfestigung des Aluminiums deshalb besonders wichtig sein, weil die flüssige Phase des geschmolzenen Meta LIs dadurch, daß sie immer über wenigstens ein Loch 13 in dem Steg 12 in Verbindung steht und sich zu beiden Seiten des Steges 12 auf das gleiche Niveau

(■'■ :

einstellt, das Aluminium in einen solchen Zustand und an eine solche Lage in dem Gesamtgießraum bringt, wie er oben definiert worden ist, daß ein bestiamter Querschnitt des Aluminiums in der zuvor erläuterten Weise beginnen kann, sieb zu verfestigen und 3ich vollständig zu einer festen Gußmasse entlang der gleichen im wesentlichen planaren Linie Z₁ verfestigt. Der Aufbau der Bereiche A und B und des Plüssigkeitspegels L in der Gießform kann unter Bezugnahme auf die gewöhnlichen Gießvorrichtungen zum fortlaufenden Gießen als Stranggießen bezeichnet werden. V/egen der Art des verwendeten Stahlelements und wegen der Größe und des relativ schnellen Lurchlaufs durch die Gießform, die in der Größenordnung von 3 m/min, erfolgen kann, wie das oben augegeben worden ist, wird die Leitschiene 10 nicht negativ durch den Gießvorgang beeinflußt und behält alle ihre gewünschten mechanischen und physikalischen Eigenschaften, und andererseits wird das Aluminium nicht negativ von der Stahlschiene während des Gießens beeinflußt.

Einer der besonderen Vorteile der Neuerung besteht darin, daß die fertige bimetallische Schienenanordnung, wie sie nach dieser Vorrichtung hergestellt ist, im wesentlichen von symmetrischer oder ausgeglichener Konstruktion ist, wobei der Massenmittelpunkt des einen Metalls, beispielsweise Stahl, im wesentlichen mit dem der Masse des Aluminiums an einem Punkt X im Querschnitt der fertigen

70 !

Leitsot .;ΐο zusammenfällt. Diese Tatsache einer im Gleicbgewictj -efindlichen Konstruktion bedeutet für das fertige Produkt, daß die Gesamtbiegeachse beider Metalle, beispielsweise Stahl und Aluminium, die gleiche ist. las bedeutet, daß bei irgendeiner unterschiedlichen VJärmeausdebnung oder Zusammenziehung der verschiedenen Metalle während der Verwendung der Leitschiene 10 sowohl die Aluminium- als auch die Stahlmetalle sich alle und in gleicher Weise um die gleiche Achse zu biegen versuchen, so daß ein Außereingriffkommen der beiden verhindert wird. Mit anderen Worten bedeutet diese im Gleichgewicht befindliche Konstruktiou oder dia Symmetrie hinsichtlich der Kräfte, die die Schiene zu verformen suchen, daß sich die Kräfte gegenseitig die Waage halten, so daß eine Verformung der Schiene vermieden wird, da im wesentlichen alle diese Kräfte auf den gleichen Massenmittelpunkt oder in bezug zu diesem für beide Massen von Metall angreifen. Z. B. entstehen aufgrund unterschiedlicher Wärmeausdehnung zwischen den Metall- und Aluminiumteilen der Schiene keine Kräfte, die zu einer Verbiegung oder Verwindung der Schiene führen, da jede Kraft, die durch solche thermische Ausdehnung erzeugt wird, mit einer symmetrischen kompensierenden oder ausgleichenden Kraft im Gleichgewicht steht Mit der Gießvorrichtung läßt sich einfach und vollkommen gesteuert diese gemeinsame Zentrallage der Metallmassen in der bitnetallischen Leitschiene 10 erzielen.

-17-

70 Ί 16^:. ο 9.IQ. ⁿ~

Das Aluminium neigt nach dem Gießvorgang beim Abkühlen zum Schrumpfen, so daß es sich etwas von den Planschen 11 des Stahlelements wegzieht, so daß Poren oder Laschen 40 gebildet v^rden, die etwas vereinfacht mit

■strichelten Linien für den oberen aus Aluminium bestehenden .Einsatz 15 in Pig. 3 angedeutet sind. Um das zu vermeiden, kann die Leitschiene einem passenden Preßvorgang unterworfen werden, beispielsweise einem Walzvorgang gemäß Pig. 3, bei dem Walzen 41 mit seitlichen Rippen 42 vorgesehen sind, die die Einsätze 15 ausreichend zusammendrücken, so daß die Einsätze 15 aus Aluminium vollständig wieder zurück und zur Anlage an die Plansche 11 des Stahl^laowats gequetscht werden, während kleine Rillen 43 in ":en fertigen Einsätzen 15 zurückbleiben. Das zuvor genannte Schrumpfen aufgrund der Abkühlung und Verfestigung hat, aucn wenn es den zuvor beschriebenen kleinen Nachteil der Trennung hat, andererseits doch die vorteilhafte Wirkung, daß es die mechanische Bindung und den Flächenkontakt zwischen dem Aluminium und dem Stahl bei den größeren Kontaktflächen zwischen Stahl und Aluminium und auch hinsichtlich der kleineren Abschnitte des die Löcher 13 füllenden Aluminiums verbessert, was dann wichtig ist, wenn ein Strom von dem Aluminium zu dem Stahlelement während der Verwendung der Schiene übertragen werden soll und wenn ein Zontaktschub 100 an einem sich bewegenden Zug auf dem Stahlele-

-18-

70i16.^:'V 9.Ί0.7Π

ment 10' gleitet. Jedes Bearbeiten des Aluminiums in Form von falzen oder Pressen kann außerdem die mechanische "Verbindung öes Aluminiuras mit dem Stahl verbessern, indem beispielsweise die praktisch Hilfsniete darstellenden Einsätze 16 in den Löchern 13 zusammengepreßt v/erden.

Die Bildung der zuvor genannten Taschen 40 aufgrund des Schrumpfens der Einsätze 15 aus Aluminium beim Kühlen führt dazu, daß Kühlmittel aus den Sprühköpfen 30 diese Taschen füllt, wenn die Leitschiene unterhalb der Befestigungslinie in dem Bereich Z_ austritt. Durch Verwendung einer zuvor beschriebenen Abstreifvorrichtung, durch die das Kühlmittel von den Oberflächen der zusammengesetzten Schiene abgestreift wird, in einer passenden Höhe unterhalb der Befestigungslinie Z_, kann in vorteilhafter Weise die Restwärme von ungefähr 482⁰C in den gegossenen Massen des Aluminiums ausgenutzt werden, um restliches verbleibendes Kühlmittel aus diesen Taschen auszutreiben, das sich darin angesammelt haben mag. Die Verwendung von Spermazetöl oder eines entsprechenden Mittels als Schmiermittel für die Gießform, möglicherweise unter Zusatz eines Mittels zur Verhinderung von Korrosion, ergibt den weiteren Vorteil für das fertige Produkt, daß in den Bereichen, in denen der Plansch der Schiene und der Aluminiumeinsatz aneinander anliegen, wo die Schrumpfung des Einsatzes des Aluminiums am ausgeprägtesten ist, das Spermaze^J;öl als

70116 i^:-ο 9.10.™

vorteilhafter Überzug auf den aneinander anliegenden Stahl- und Aluminiuraflachen wirkt, die die Taschen 40 umschließen. Dieser Überzug aus Spermazetöl wird während des Gießvorganges oder während des Walzvorganges nicht zerstört oder unterbrochen, wenn auch eine geEhge Menge des Spermazetöls während des Walzens herausgedrückt werden mag, und das Spermazetöl verhindert nicht nur nicht den übergang von Strom von dem Aluminium zu dem Stahl während der Benutzung, es begünstigt vielmehr solchen Stromübergang. Das Vorhandensein diees Überzuges von Spermazetöl in den geschlossenen Taschen 40 verhindert das Auftreten galvanischer Vorgänge im Bereich der geschlossenen Tasche 40. Wenn auch dieser Überzug aus Spermazetöl in den meisten Fällen ausreicht, galvanische Wirkungen kleinzuhalten, so mag es doch einige Anwendungsfälle geben, bei denen die Anwendung einer Füllung eines dichtenden Materials, wie beispielsweise eines Uretbananstrichs des Grenzbereichs zwischen Stahlflansch und Aluminium zweckmäßig ist. Es mag außerdem in einigen Fällen zweckmäßig sein, vor dem Walzvorgang zusätzliches Spermazetöl in die Taschen 40 einzuspritzen.

Im allgemeinen können Probleme der galvanischen Elementbildung und Korrosion weitgehend außer acht gelassen werden, und zwar aufgrund des allgemeinen guten innigen Fläcbenkontakts und der guten mechanischen Bindung, die in dem Kontaktbereich zwischen den ungleichen Mebllen,

-20-

70': : 6.VQ 9.10 ^-

wie beispielsweise Aluminium und Stahl, bei der fertigen Leitschiene auftreten.

Die besonderen Gießmaßnahmen bei der vorliegenden Neuerung führen zu einem wirksamen und billigen. Pertigungeprogramm, in dem sehr einfach eine ausgeglichene Konstruktion gefertigt werden kann, indem Toleranzen bei der als Ausgangsteil· dienenden Stahischiene in einfacher Weise ausgegiichen werden, und bei dem der gewünschte Eiächenkontakt und die mechanische bimetallische Bindung erzielt werden.

Der zusätzliche Verfahrensschritt des Walzens kann gegebenenfalls die Bindung und den Flächenkontakt zwischen den unterschiedlichen Metallelementen der Schiene verbessern und gegebenenfalls in einigen Fällen dazu dienen, dem Produkt die Vorzüge eines teilweise bearbeiteten oder deformierten Produkts zu geben. Ein Vorzug besteht dann ebenfails hinsichtlich des guten Finishs der Flächen des gewalzten Elements oder der gewalzten Elemente.

In einigen Fällen mag es nach den Walzen als letztem Vorrichtungsschritt zweckmäßig sein, die zusammengesetzte Schiene einem Streckvorgang zu unterwerfen. Dieser Vorgang kann dazu dienen, die Schiene abschließend zu richten und irgendwelche Krümmung zu korrigieren, die während des Gieß- und/oder Walzvorganges entstanden sein mag. Erfolgt die Streckung durch herkömmliche Streckmaschinen, so sollte die zusammengesetzte Schiene vorzugsweise bis etwasifcer die Streckgrenze des Stahls, jedoch nicht bis hin zur Streck-

-21-

grenze des Alurainturas, in solcher Weise gestreckt werden, daß keine Restspannungen weder in dem Stahl noch in dem Aluminium verbleiben, die eine Trennung der bxmetalliscben Komponenten einleiten oder später begünstigen könnten.

-22-

70 V:65ü'-;9.10.⁷ⁿ

Claims (3)

Schutzansprüche

1. Vorrichtung zur Herstellung einer Leitschiene, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung aus zv/ei das mit Stegen und Planschen versehene Stahlelement zwischen sich aufnehmenden Platten (20, 21) besteht, die vermittels Federn (22) und Mutternbolzen (23, 25) elastisch zusammengespannt sind und zusammen mit dem mit Steg- und Flanscbteilen versehenen Stahlelement eine Stranggießform bilden, die von außen gekühlt ist und in der sich das Stahlelement bindurcbbewegt,

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten (20, 21) Einrichtungen (35, 36^f) zur Zuführung eines Schmiermittels besitzen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich an die Stranggießform ein Walzwerk (41) anschließt.

7ϋ'Ι'·6 ·}ο