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Elektrisch isolierende Stoßverbindung von Eisenbahn- oder anderen
Fahrschienen für Eisenbahnsicherungsanlagen Einige neuere Systeme des Sicherungs-
und Signalwesens der Eisenbahn machen es erforderlich, daß stellenweise -die aufeinanderfolgenden
Schienenlängen der Gleisanlage elektrisch gegeneinander isoliert sind, gegebenenfalls
auch gegenüber den Schienenunterlagen, Schwellen und sonstigen Teilen des Oberbaues.
Die Isolierstoffe, die man ,hierzu verwenden kann, brauchen zwar im allgemeinen
keinen allzu großen elektrischen Beanspruchungen, z. B. keinen hohen Durchschlagsspannungen,
gewachsen zu sein, müssen dagegen ganz ungewöhnlich schwere mechanische Beanspruchungen
vertragen. Das gilt für -die Isolierlage zwischen Schienenfuß und Schienenunterlage
ebenso wie für die Isolierrohre und -scheiben der Laschenschrauben, in höchstem
Maße aber für die Isoliereinlagen zwischen dem Schienenprofil und den Laschen, welche
die aufein.anderfolgenden Schienenlängen kraftschlüssig zu verbinden haben. Es soll
damit gesagt sein, daß das Isolieren der kräftigen Stahllaschen, die den Zwischenraum
zweier aufeinanderfolgenden Schienenlängen mechanisch fest überbrücken müssen, eine
nicht leicht zu lösende Aufgabe darstellt. Daß im Eisenbahnbetrieb selbst bei den.
gewöhnlichen, also nicht isolierenden Stoßverbindungen starke mechanische Abnutzungen
der Berührungsflächen zwischen Schiene und Lasche, also selbst zwischen Stahl und
Stahl, aufzutreten pflegen, zeigt deutlich, welchen ungewöhnlich schweren Druck-,
Stoß-, Abrieb-, Erschütterungs- und Ermüdungsbeanspruchungen das Isoliermaterial
gerade an dieser Stelle ausgesetzt ist.
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Man hat bisher versucht, Gummi oder synthetischenKautschuk oder entsprechende
organische Polymerisationsprodukte oder aber Kunstharzprodukte,
mit
und ohne Papier- oder Textileinlagen, zu verwenden. Die Benutzung vonIsolierstoffen
anorganischer Natur, also von Porzellan, Steatit usw., kommt wegen der Sprödigkeit
und geringen Stoßfestigkeit von vornherein nicht in Frage. Die vorher genanutenIsoliermaterialienorgan.ischen
Charakters aber haben. wiederum allesamt ungünstig niedrige Elastizitätsmaße und
ungenügende. Härten, sie sind außerdem nur in beschränktem Maße gegen Witterungs-
und Temperatureinflüsse beständig, werden fast ausnahmslos durch Verölen rasch zerstört
und zeigen auch sonst .die nachteiligen Erscheinungen des Schwindens, Rissigwerdens
und Alterns.
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Alle idiese Nachteile können. vermieden werden, wenn .die einzelne
Isolierlage erfindungsgemäß aus einem Paket mehr oder weniger dünner metallischer
Bleche (Lamellen) besteht, wobei jedes Blech zumindest auf einer seiner Oberflächen,
besser auf allen, mit einer festhaftenden Isolierschicht ausgestattet ist. Diese
aber kann erfindungsgemäß eine auf chemischem oder elektrolytischem oder auf aus
beiden kombiniertem Wege erzeugte sein. Dienen z. B. Aluminium- oder Magnesiumbleche
oder aber Bleche aus Legierungen des einen oder anderen. genannten Metalls erfindungsgemäß
zum Aufbau des Pakets, so können die Oberflächenschichten beispielsweise solche
sein, die durch elektrische Oxydation oder aber durch chemische Oxydation entstanden
sind. Erfindungsgemäß können aber auch Lamellen aus Eisen oder Stahl das Paket bilden,
wobei die Oberflächen der einzelnen Lamellen beispielsweise durch Phosphatierungen
erzeugt sein können. In den Erfindungsbereich gehört es aber auch, wenn statt dessen
die Eisen- oder Stahllamellen mit einem Aluminium- bzw. Magnesium-bzw. Kombinationsüberzug
aus diesen beiden Metallen versehen sind, der dann seinerseits ganz oder teilweise
in das isolierende . harte Oxyd umgebildet wird. Ganz analog kann anstatt des Eisens
oder Stahls auch beispielsweise Kupfer, Messing od. dgl. das Material für die Lamellen
bilden; auch hier kann: die isolierende Oberfläche entweder direkt durch Oxydation
usw. des Metalls selbst, z. B. durch Glühen in sauerstoffhaltiger Atmosphäre, oder
aber durch Oxydation eines besonderen metallischen Überzugs hergestellt sein. An
Stelle von Sauerstoff oder Phosphorverbindungen als Oberflächenschicht können aber
auch andere Verbindungen, insbesondere Halogenverbindungen, in Frage kommen.
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Alle diese geschilderten Ausführungsformen haben den bedeutenden Vorteil,
.daß die Isolierschichten; im Gegensatz zu aufgebrachten Lackschichten, die übrigens
auch erfindungsgemäß vorhanden sein können, aus :dem Metall selbst herausgewachsen
und daher besonders unlösbar und mechanisch fest mit diesem verbunden sind. Außerdem
haben diese Isolierschichten eine ganz erhebliche Härte und Druckfestigkeit, und
doch hat das Ganze, und zwar infolge des im Innern eines jeden Isolierblechs erhalten
gebliebenen Metallzustandes, eine ausreichende Biegefestigkeit und Dehnbarkeit.
Die Schichtdicke jeder einzelnen Isolierschicht pflegt in der Größenordnung von
ro-2 mm zu liegen. Die Isolierfähigkeit und die Durchschlagsfestigkeit der einzelnen,
Schicht sind sehr gute.. Durch die paketartige Anordnung wird eine elektrische Reihenschaltungder
Widerstände der einzelnen Schichten, also eine Summation dieser Widerstände erzielt.
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Die geschilderten Oberflächenschichten haben alle außerdem die eigentümlicheEigenschaft,
organische Substanzen, wie 51e, Lacke, Harze usw., begierig aufzusaugen und festzuhalten.
Diese Eigenschaft kann erfindungsgemäß dahingehend ausgenutzt werden, ;daß diese
Schichten zur weiteren Erhöhung .des Isolationswiderstands, aber auch gleichsam
zur Verringerung der von Erschütterungen herrührenden inneren Reibung, also zur
Vergrößerung der Haltbarkeit im Betrieb, noch mit solchen, organischen Stoffen getränkt
sein können, insbesondere mit haltbaren Ölen, Fetten, Lacken, Polymerisationsprodukten
usw. Mit Kunstharzen imprägnierte Isolierlamellen lassen sich ,dann erfindungsgemäß
auch ohne weiteres, gegebenenfalls im warmen Zustand, fabrikatorisch zu Paketen
der erforderlichen Dicke fest zusammenkleben und haltbar zusammenpressen:. Der Zusammenhalt
des einzelnen Lamellenpakets kann auch noch, allein oder zusätzlich, _ auf andere
Weise erreicht sein, z. B. durch Isolierniete oder -schrauben, wie sie in der Elektrotechnik
gebräuchlich sind, oder aber durch die Formgebung der Pakete. Ein Zusammenhalt der
Lamellen zur Einheit eines Pakets ist beispielsweise im allgemeinen allein schon
dann vorhanden, wenn dieLamellen erfindungsgemäß annäherndhufeisenförmig gebogen
übereinandergepackt sind. Ist dann außerdem noch die obengenanate Verpressung oder
Verklebung mit geeigneten Kunststoffpreßmassen vorgesehen worden, so steht damit
dem rauhen Bahnbetrieb. ein mechanisch sehr kompaktes Isolierstück zur Verfügung.
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Gerade,die U-förmige oder besser noch hufeisenähnliche Formgebung
gibt aber außerdem eine bequenie Möglichkeit an die Hand, die Pakete sogar in körperlicher
Einheit mit beispielsweise der Lasche zu verwenden, indem letztere nämlich entsprechend
dem Innenraum des Pakets sinngemäß geformte Kantenbezirke hat und indem- das- Paket
nunmehr - die so geformte Lasche gut anliegend gleichsam umklammert. Dabei kann
erfindungs= gemäß auch das Laschenstück selbst, und zwar zumindest im Bereich .der
Umklammerung, mit jenen obengeschildertenOberfläohenschichten isolierender Natur
sowie gegebenenfalls außerdem- mit einer der genannten Imprägnierungen dieser Oberflächenschichten
versehen sein; ja, es können Lasche und zugehörige Pakete mit z. B. Kunstharzpreßmasse,
und zwar gegebenenfalls in angewärmtem Zustand, zu einem Ganzen verklebt bzw. verpreßt
hergestellt sein. Es sei. noch erwähnt, daß zweckmäßig dafür Sorge getragen wird,
daß beim Packen der Pakete die Schnittkanten der Lamellen etwas gestaffelt zu liegen
kommen, damit an diesen Kanten ein ausreichender Kriechweg vorhanden ist, ohne welchen
hier
an dieser Stelle eine übermäßige lokale elektrische Beanspruchung auftreten könnte.
Ebenso müssen alle scharfen Blechgrate vermiederfs sein.
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Die Zeichnung soll an einem Ausführungsbeispiel, das stark schematisiert
dargestellt ist, das Wesentliche der Erfindung besonders anschaulich machen. In
Abb. i ist ein Teil, nämlich ungefähr die Hälfte, des Querschnitts .durch eine elektrisch
isolierende Stoßverbindung dargestellt, in Abb.2 stark vergrößert und ebenfalls
schematisiert ein Querschnitt durch das Gefüge eines erfindungsgemäßen Isolierpakets.
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Mit a ist in Abb. i die Fahrschiene, mit b die Schienenunterlage und
mit c eine der beiden Stahllaschen .des Stoßes bezeichnet. Zwischen c, und b ist
im vorliegenden Ausführungsbeispiel das ebene erfindungsgemäße Isolierpaket d angedeutet,
außerdem mit e einer der ebenfalls erfindungsgemäß als Paket ausgeführten Isolierwinkel
am Schienenfuß. Mit f' und f" sind die erfindungsgemäßen: Isolierpakete
bezeichnet, welche die Lasche -c in der dargestellten Weise annähernd hufeisenförmig
umklammern, und zwar f' als Isolierpaket zwischen c und dem Schienenkopf und f"
als Isolation zwischen c und dem Schienenfuß. Der O_uerschnitt der Stahllasche c
ist also im Bereich ,der oberen sowohl wie auch der unteren Längskante senkrecht
zur Zeichenebene, wie in Abb. i gezeichnet, eingeschnürt, um die feste Umklammerung
durch f' und f" zu er-
möglichen, d. h. damit c mit f' und f" ein Ganzes
zu bilden: vermag. Wichtig ist, daß man weder d noch e noch f' und
f" senkrecht zur Zeichenebene so lang ausgestaltet, daß sie den Zwischenraum der
aufeinanderfolgen:den Schienenlängen überbrücken. Vielmehr wird man insbesondere
f' und f" zweckmäßig in mehreren unterteilten Längen, senkrecht zur Zeichenebene
betrachtet, anordnen. In Abb. i sind übrigens der Übersichtlichkeit halber die Laschenschrauben
mit ihrer Isolierung nicht eingezeichnet worden. Ebenso ist auf eine Darstellung
der Befestigung des Schienenfußes verzichtet worden, da diese bezüglich der Erfindung
keine besonderen Merkmale aufzuweisen braucht. Abb. i ist auch insofern schematisiert,
als die übliche Neigung der Mittelachse des Schienenprofils gegen die Lotrechte
nicht berücksichtigt ist, weil dies das Verständnis der Erfindung nicht beeinträchtigt,
und indem die Lasche c ohne die sonst üblichen Verstärkungen oder Ansätze gezeichnet
ist, die ihr ein größeres Trägheitsmoment verleihen sollen.
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Die gestrichelt gezeichneten Linien g' und g" deuten an, daß im Bezirk
der Lücke zwischen zwei aufeinanderfolgenden Schienenlängen an der oberen und unteren
Laschenlängskante gewisse Aussparungen vorhanden -sein können, damit hier der elektrische
Überschlagsweg sinngemäß groß genug ist.
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In Abb.2 ist in stark vergrößertem und der Übersichtlichkeit halber
verzerrtem Maßstab ein Ouerschrnitt durch den Endbezirk eines erfindungsgemäßen
Isolierpakets schematisch dargestellt. Mit li -und 1i' sind .die etwas stärker
ausgeführten Außenlamellen bezeichnet, die im vorliegenden Fall nur einseitig, nämlich
bei i 'und i', die isolierenden Oberflächenschichten besitzen. Mit k' und
k" sind innere Lamellen bezeichnet, welche beiderseits, nämlich bei l', Z", l"'
und Z"", mit isolierenden Oberflächenschichten ausgestattet sind. An Stelle der
gezeichneten vier Lamellen kann eine andere Anzahl solcher zum Aufbau des Isolierpakets
dienen,. Im übrigen ist die Staffelung des, Endbezirk. zur Erhöhung der Kriech-
und Überschlagsfestigkeit an dieser Stelle deutlich gemacht.
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Es gehört in .den Rahmen der Erfindung, wenn anstatt einer Vielzahl
von Lamellen, Blechen oder Platten, d. h. an: Stelle eines ausgesprochenen Pakets,
nur eine einzige Lamelle usw. zusammen mit einem Konstruktionsteil der Stoßverbindung
jeweils örtlich die Isolierung bildet, sofern dieser Konstruktionsteil zumindest
an denjen:igerr-Stellen, wo ihn, solche einzelnen Lamellen usw. berühren oder umklammern,
eine eigene isolierende Oberflächenschicht aufweist.
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Wenn ganz allgemein an Stelle der Lamellen, Bleche oder Platten, aus
denen die Isolierpakete zusammengesetzt sind, metallische Bänder oder Drähte mit
den geschilderten isolierenden Oberflächenschichten eine Isolierwicklung oder ein
Isolierpaket bilden, so, gehört auch dies in den Rahmen der Erfindung.
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Auch jede Kombination einer oder mehrerer -der geschilderten Ausführungsformen
zusammen mit anderen Isolierstrukturen, oder -materialien, beispielsweise zusammen
mit einer Gummiisolierung, gehört in den Erfindungsbereich.
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Auch können erfindungsgemäß z. B. zwischen allen oder einigen benachbarten
Lamellen eines Isolierpakets (im Ausführungsbeispiel nach Abb. 2 der Zeichnung alsobeispielsweise
zwischen i undl', zwischen l" unid,' Z"', zwischen Z"" und i") Folien aus
Isolierstoff angeordnet sein, z. B. Folien aus Papier oder aus einem festen Polymerisationsprodukt.