DE909352C

DE909352C - Electrically non-conductive steel lug of the butt joint of railroad tracks

Info

Publication number: DE909352C
Application number: DEK10336A
Authority: DE
Inventors: Friedrich Erich Freitag
Original assignee: JOHANNA KOEBBEL
Current assignee: JOHANNA KOEBBEL
Priority date: 1951-06-19
Filing date: 1951-06-19
Publication date: 1954-04-15

Description

Elektrisch nicht leitende Stahllasche der Stoßverbindung von Eisenbahn-Fahrschienen Einige neuere Systeme des Sicherungs- und Signalwesens der Eisenbahn machen es erforderlich, daß stellenweise die aufeinanderfolgenden Schienenlängen der Gleisanlagen elektrisch gegeneinander isoliert sind. An diesen Stellen müssen dann die Stahllaschen, welche die aufeinanderfolgenden Schienenlängen mechanisch verbinden und den Zwischenraum zwischen diesen, die sogenannte Wärmelücke, überbrücken, zumindest gegenüber einer der beiden Schienenlängen isolierend ausgeführt sein. Es erschien bisher fast aussichtslos, ein geeignetes Isoliermaterial und eine befriedigende konstruktive Anordnung desselben für diese Stahllaschen zu finden; denn die sonst in der Elektrotechnik gebräuchlichen Isolierstoffe sind weder den ungewöhnlich schweren Druck-, Stoß-, Abrieb-, Erschütterungs- und Ermüdungsbeanspruchungen gewachsen, denen die Stoßverbindung im Bahnbetriebe ausgesetzt ist, noch besitzen sie einen genügend hohen Elastizitätsmodul, noch sind sie gegen Witterungs-und Temperatureinflüsse und gegen Verölen beständig. Trotzdem hat man bis heute versucht, mit Isolierschichten oder -zwischenlagen aus Gummi-, Kunstharz- und ähnlichen organischen Polymerisationsprodukten, ja sogar mit Isolierlaschen auszukommen, die durchweg aus Hartholz bestehen. Selbst bei besonders sorgfältiger Ausführung der Schwellen, auf denen die isolierenden Schienenstöße liegen, bleiben diese dann aber doch mechanisch besonders schwache Stellen der ganzen Gleisanlage, und man kann ohne Übertreibung behaupten, daß sie diese im ganzen zu entwerten vermögen.Electrically non-conductive steel plate of the butt joint of railroad tracks Some newer systems of safety and signaling of the railway make it necessary to that in places the successive rail lengths of the track systems are electrical are isolated from each other. At these points the steel brackets, which mechanically connect the successive rail lengths and the space in between bridge between these, the so-called heat gap, at least in relation to one of the two rail lengths must be designed to be insulating. So far it seemed almost hopeless a suitable insulating material and a satisfactory structural arrangement of the same for these steel plates to be found; because those otherwise commonly used in electrical engineering Insulating materials are neither the unusually heavy pressure, shock, abrasion, vibration and fatigue stresses which the butt joint in railway operations can cope with exposed, nor do they have a sufficiently high modulus of elasticity, nor are they they are resistant to weather and temperature influences and to oiling. Nevertheless attempts have been made to this day to use insulating layers or interlayers made of rubber, Synthetic resin and similar organic polymerisation products, even with insulating tabs which consist entirely of hardwood. Even with particularly careful Execution of the sleepers, on which the insulating rail joints lie, remain but these mechanically particularly weak points of the whole track system, and it can be said without exaggeration that they are able to devalue them as a whole.

Unter diesen Umständen sieht die Erfindung davon ab, einen der gewöhnlichen elektrotechnischen Isolierstoffe, wie Kautschuk, Kunstharz usw., zu verwenden. Statt dessen benutzt sie elektrisch schlecht leitende Strukturen metalloxydischer, metallphosphatischer, metallsulfidischer oder ähnlicher Art, für deren Herstellung aus dem Grundmetall der Lasche, also aus Oberflächenschichten derselben, sowohl chemische als auch elektrolytische Verfahren bekannt sind. Es handelt sich dabei im Prinzip um die gleichen Verfahren, die zur Herstellung dünner Schutzschichten gegen Korrosion dienen. Da aber im vorliegenden Fall meist eine größere Schichtdicke bzw. eine Vielzahl solcher Schichten nötig sind, kann die Herstellung so betrieben werden, daß auf die chemisch oder elektrolytisch gewonnene Nichtleiterschicht eine metallische Schicht aufgespritzt wird, welche dann wiederum mehr oder weniger vollständig auf chemischem oder elektrolytischem Wege in die nichtleitende verwandelt wird, und abwechselnd, also lagenweise so fort, bis die notwendige Dicke erreicht ist. Schließlich kann man auch noch eine besonders kompakte, hauptsächlich aus Metall bestehende Lage aufbringen, z. B. aufspritzen, die eine solche Nichtleiterstruktur mechanisch zu schützen vermag. Dabei wie überhaupt hat man freilich dafür zu sorgen, daß metallisch verbleibende Schichten nicht die Barunterliegenden Nichtleiterschichten elektrisch überbrücken (kurzschließen) und wertlos machen, indem man beispielsweise die Stirnflächen des Nichtleitergefüges nicht mit Metall überspritzt.In the circumstances, the invention refrains from being any of the usual electrotechnical insulating materials such as rubber, synthetic resin, etc. to be used. Instead of it uses poorly electrically conductive structures of metal oxide, metal phosphate, metal sulfidic or similar type, for their manufacture from the base metal of the tab, i.e. from surface layers of the same, both chemical and electrolytic Procedures are known. In principle, these are the same procedures, which are used to produce thin protective layers against corrosion. But since in the present In most cases, a greater layer thickness or a large number of such layers are necessary are, the production can be operated so that on the chemically or electrolytically obtained dielectric layer is sprayed on a metallic layer, which then again more or less entirely on the chemical or electrolytic Paths are transformed into non-conductive ones, and alternately, so in layers so on, until the necessary thickness is reached. Finally, you can also do one special Apply compact, mainly made of metal layer, z. B. spray, which is able to protect such a dielectric structure mechanically. As always Of course, one has to ensure that layers that remain metallic do not Electrically bridge (short-circuit) underlying dielectric layers and Make it worthless, for example, by removing the faces of the dielectric structure not overmolded with metal.

Alle diese Gefüge metalloxydischer, metallphosphatischer, metallsulfidischer oder ähnlicher Art weisen einen bedeutend höheren Elastizitätsmodul auf als Gummi, Hartholz od. dgl. und zeigen nicht die nachteilige Sprödigkeit keramischer Isoliermaterialien. Gegenüber organischen Kunstharzpreßmassen aber besitzen sie den sehr wesentlichen Vorteil, daß sie ständigen Erschütterungs-, bekanntlich sogar mahlenden Beanspruchungen recht gut gewachsen sind, daß sie unter diesen Beanspruchungen also nicht, wie z.B. Phenolharz-Produkte, chemisch verändert und somit mechanisch zerstört «-erden können.All of these structures are metal-oxide, metal-phosphatic, metal-sulfidic or a similar type have a significantly higher modulus of elasticity than rubber, Hardwood or the like and do not show the disadvantageous brittleness of ceramic insulating materials. Compared to organic synthetic resin molding compounds, however, they have the very essential one The advantage of this is that they are subject to constant vibration, as is known, even grinding stresses have grown quite well, so that under these stresses they do not, as e.g. Phenolic resin products, chemically modified and thus mechanically destroyed «- earth.

Die Erfindung besteht also im wesentlichen darin, für die Schienenstoßverbindungen, die isolieren sollen, neuartige Stahllaschen vorzusehen, deren Gefüge zumindest nach dorthin, wo die kraftschlüssige Berührung mit dem Schienenprofil stattfindet, in solch ein Nichtleitergefüge übergeht. Die Tatsache, daß es sich um einen echten, wenn auch künstlich erzielten 1_Tbergang des Stahlgefüges in das Nichtleitergefüge handelt, indem nämlich die innerste Nichtleiterschicht direkt aus der Struktur des Stahls chemisch herausgewachsen sein kann, läßt die Auffassung zu, daß sich die erfindungsgemäße Nichtleiterlasche von allen bisher bekannten Laschen für isolierende Schienenstöße ganz grundsätzlich unterscheidet. Sie unterscheidet sich in praktischer Hinsicht von diesen aber vor allem dadurch, daß nur sie allein es gestattet, beim Anschrauben dasjenige hohe Maß der Vorspannung gegenüber dem Schienenprofil zu erzielen, auf das gleisbautechnisch nicht verzichtet «-erden sollte.The invention essentially consists in the rail joint connections, which are supposed to isolate, to provide new types of steel straps, their structure at least to where the frictional contact with the rail profile takes place, merges into such a dielectric structure. The fact that it is a real albeit artificially achieved 1_Transition of the steel structure into the dielectric structure acts, namely by the innermost dielectric layer directly from the structure of the Stahls can have outgrown chemically, suggests that the Non-conductor tab according to the invention of all previously known tabs for insulating There is a fundamental difference between rail joints. It differs in practical Regarding these, however, above all by the fact that only they alone allow it to be Screwing on to achieve the high degree of pre-tensioning against the rail profile, that should not be dispensed with in terms of track construction.

Die konstruktive Ausgestaltung der Erfindung soll an Hand der Zeichnung geschildert werden, wobei zu berücksichtigen ist, daß diese absichtlich nur eine ganz schematisierte und lediglich beispielhafte Darstellung des Erfindungsgegenstandes vermittelt.The structural design of the invention should be based on the drawing are described, taking into account that this is intentionally only one very schematic and merely exemplary representation of the subject matter of the invention conveyed.

In Abb. r der Zeichnung ist eine einzelne Lasche nach der Erfindung im Querschnitt dargestellt, und zwar in derjenigen Lage, die sie etwa im eingebauten Zustande gegenüber der gestrichelt angedeuteten Fahrschiene a einnimmt. In Abb.2 ist ein Ausführungsbeispiel der Lasche in Seitenansicht und in Abb. 3 eine einfachere Ausführungsform für leichteren Bahnbetrieb gezeichnet, und zwar ebenfalls in Seitenansicht. In Abb. i ist auf die Darstellung der zweiten, parallel verlaufenden Lasche verzichtet, ebenso auf die Darstellung der Laschenbolzen.In Fig. R of the drawing is a single tab according to the invention shown in cross-section, in the position that it is about in the built-in Assumes states with respect to the rail a indicated by dashed lines. In Fig 2 is an embodiment of the tab in side view and in Fig. 3 a simpler one Embodiment drawn for easier rail operation, also in side view. In Fig. I, the second, parallel flap is not shown, likewise on the representation of the link bolts.

Mit b ist in Abb. i das gewöhnliche Stahlgefüge bezeichnet, das den überragenden Hauptteil der Gesamtmasse der Lasche ausmacht. Dieses gewöhnliche Gefüge b geht nach dem Schienenkopf zu in die Nichtleiterstruktur c' und nach dem Schienenfuß zu in die Nichtleiterstruktur c" über, welche Strukturen die gezeichneten Wülste und die Berührungsflächen des Kraftschlusses mit der Fahrschiene bilden. Die Strukturen c' und c", d. h. die Wülste, werden im vorliegenden Beispiel durch Phosphatieren von b, durch nachfolgendes Aufspritzen je einer Stahlschicht als Basis der Wulst, durch Phosphatieren dieser aufgespritzten Stahlschichten und so fort durch abwechselndes Aufspritzen von dünnen Stahlschichten und nachfolgendes chemisches (oder elektrolytisches) Phosphatieren derselben hergestellt. Die aus der Nichtleiterstruktur aufgebauten Wülste c' und c" der Lasche verlaufen keineswegs über deren ganze Länge hinweg; sie sind jedenfalls und notwendigerweise in der Mitte der Laschenlänge, also nächst der Lücke zwischen den beiden Fahrschienen, nächst der Wärmelücke, nicht vorhanden, wie dies auch aus Abb. a und 3 deutlich zu erkennen ist; denn die erfindungsgemäßen Strukturen c' und c" haben den großen Vorteil, daß die äußere Strukturschicht, jedenfalls soweit sie die Berührungsfläche mit dem Schienenprofil bildet, eine rein metallische, d. h. verschleißfeste und harte ist. Demzufolge aber dürfen dann die Wülste, wie gesagt, die Lücke der beiden aufeinanderfolgenden Schienen nicht überbrücken, weil sonst nicht die geforderte Isolierung zwischen der einen und der folgenden Fahrschienenlänge erreicht werden würde. Schon an den Randpartien d' und d" der Nichtleiterwülste c' und c", welche Randpartien, elektrisch gesehen, die Kriechwege zwischen der Oberfläche von c' bzw. c" und damit zwischen dem Schienenprofil einerseits und der Laschenmasse b andererseits darstellen, darf keine Berührung mehr mit den Fahrschienen stattfinden, wie überhaupt die Laschenmasse b gegenüber den Fahrschienen oder im Falle der Ausführungsform nach Abb. 3 wenigstens gegenüber einer der aufeinanderfolgenden Fahrschienen elektrisch isoliert gehalten ist.In Fig. I, b denotes the usual steel structure, which dominates the main part of the total mass of the tab. This ordinary structure b goes after the rail head into the dielectric structure c 'and after the rail foot to into the dielectric structure c "about which structures the drawn beads and form the contact surfaces of the frictional connection with the running rail. The structures c 'and c ", i.e. the beads, are phosphated in the present example from b, by subsequently spraying on a steel layer as the base of the bead, by phosphating these sprayed-on steel layers and so on by alternating them Spraying of thin steel layers and subsequent chemical (or electrolytic) Phosphating the same made. The ones built up from the dielectric structure Bulges c 'and c "of the tab by no means run over its entire length; they are in any case and necessarily in the middle of the lug length, i.e. next the gap between the two runways, next to the heat gap, does not exist, as can also be clearly seen from Fig. a and 3; because the invention Structures c 'and c "have the great advantage that the outer structural layer, at least as far as it forms the contact surface with the rail profile, a purely metallic, d. H. wear-resistant and hard is. As a result, however, the bulges may then, as said not to bridge the gap of the two consecutive rails because otherwise not the required insulation between one and the next running rail length would be achieved. Already at the edge parts d 'and d "of the dielectric bulges c 'and c ", which edge parts, seen electrically, the creepage distances between the surface of c 'or c "and thus between the rail profile on the one hand and the bracket mass b, on the other hand, must no longer come into contact with the running rails, as in general the strap mass b opposite the running rails or in the case of the embodiment according to Fig. 3 electrically at least with respect to one of the successive running rails is kept isolated.

Man erkennt daraus ohne weiteres, daß die Lasche erfindungsgemäß auch in Ausführungsformen gebaut und verwendet werden kann, bei denen die Nichtleiterschicht den ganzen Querschnitt von b peripherisch lückenlos umläuft, so daß also c' und c" ineinander übergehen. Aber auch dann darf diese Nichtleiterschicht nach wie vor selbstverständlich nicht in der Längsrichtung der Lasche deren beide halben Längen überbrücken.It can be seen from this without further ado that the tab according to the invention also can be built and used in embodiments in which the dielectric layer the entire cross-section of b runs peripherally without any gaps, so that c 'and c "merge into one another. But even then this dielectric layer is still allowed to of course not in that Longitudinal direction of the flap both of which bridge half lengths.

In Abb. i ist mit e eine der Isolierbuchsen für die Laschenbolzen im Querschnitt dargestellt, welche Isolierbuchsen in Bohrungen durch das Laschengefüge b unverrückbar eingesetzt sind. Auch diese Isolierbuchsen e können aus einer metalloxydischen, metallphosphatischen, metallsulfidischen oder ähnlichen Nichtleiterstruktur bestehen, zumindest entweder an ihrem äußeren oder an ihrem inneren Umfange. Im übrigen brauchen diese Isolierbuchsen e bei Ausführungsformen nach Abb. 3 nur auf der mit Isolierwulsten ausgestatteten halben Länge der Lasche vorhanden zu sein, während die andere halbe Länge dann keine Isolation der Laschenbolzen benötigt. Somit stellt also die erfindungsgemäße Ausführungsform nach Abb. 3 eine besonders billige dar. Auch die Isolierbuchsen e müssen bezüglich ihrer Abmessungen und ihrer Gestalt so ausgeführt sein, daß genügend lange Kriechwege zwischen den Laschenbolzen und der Laschenmasse b vorhanden sind.In Fig. I, e is one of the insulating bushes for the bracket bolts shown in cross section, which insulating bushes in holes through the tab structure b are inserted immovably. These insulating bushes e can also be made of a metal-oxide, metal phosphatic, metal sulfidic or similar dielectric structure exist, at least either in their outer or in their inner circumference. Otherwise need these insulating bushes e in the embodiments according to Fig. 3 only on the one with insulating beads equipped to be present half the length of the flap, while the other half Length then no insulation of the bracket bolts is required. Thus, the inventive Embodiment according to Fig. 3 is a particularly cheap one. Also the insulating bushes e must be designed in terms of their dimensions and shape so that sufficient there are long creepage distances between the link bolt and the link mass b.

Erfindungsgemäß wird das Gefüge jedes Nichtleiterwulstes so gewählt, daß die äußerste Strukturschicht, zumindest soweit sie in unmittelbare, kraftschlüssige Berührung mit einer Anschlußfläche der Fahrschiene kommt, eine mindestens 2 mm starke Metallstruktur, insbesondere ein Stahlgefüge ist. Das ist ohne weiteres möglich, wenn die Herstellung nach dem obenerwähnten Verfahren unter Zuhilfenahme von Metallspritzoperationen erfolgt. Die angegebene Mindeststärke von 2 mm soll im neuen, unabgenutzten Zustand vorhanden sein.According to the invention, the structure of each dielectric bead is chosen so that that the outermost structural layer, at least as far as it is in direct, non-positive Comes into contact with a connecting surface of the running rail, at least 2 mm thick Metal structure, in particular a steel structure. This is easily possible if the production according to the above-mentioned process with the aid of metal spraying operations he follows. The specified minimum thickness of 2 mm should be in a new, unused condition to be available.

Abb. 2 zeigt die Möglichkeit einer zweckmäßigen Anordnung der hier mit f', f", f"' und f"" bezeichneten Nichtleiterwulste, die sich gegen den Schienenkopf, und der Nichtleiterwulste g' und g", die sich gegen den Schienenfuß abstützen. Die Aufteilung dieser Nichtleiterwulste kann aber auch eine gänzlich andere sein, was ihre Zahl oder Ausdehnung anbelangt. Jedenfalls muß der mittlere Bezirk in der Ansicht der Abb. 2 sowohl frei von solchen Nichtleiterwulsten sein als auch einen genügenden Isolierabstand gegenüber den Fahrschienen haben.Fig. 2 shows the possibility of an expedient arrangement of the non-conductor beads designated here by f ', f ", f"' and f "" , which are supported against the rail head, and the non-conductor beads g 'and g ", which are supported against the rail foot. The division of these non-conductor beads can also be completely different in terms of their number or extent.

Die verbilligte Laschenausführung nach Abb.3 zeigt eine mögliche Ausführungsform für die Verteilung der Nichtleiterwulste, die hier mit h' und k" sowie mit i' und i" benannt sind. Die Kantenflächen k und l des gewöhnlichen Stahlgefüges stützen sich, und zwar elektrisch leitend, wie es bei jeder gewöhnlichen Schienenlasche der Fall ist, gegen die Anschlußflächen am Schienenkopf bzw. am Schienenfuß ab. Ihre Abstützung erfolgt nicht an der gleichen Schiene, die h' und k" sowie i' und i" berühren.The cheaper flap design according to Figure 3 shows a possible embodiment for the distribution of the dielectric bulges, which are designated here with h 'and k "and with i' and i" . The edge surfaces k and l of the usual steel structure are supported in an electrically conductive manner, as is the case with every ordinary rail bracket, against the connection surfaces on the rail head or on the rail foot. They are not supported on the same rail that touches h ' and k "and i' and i".

Claims

PATENT CLAIMS: i, Electrically non-conductive steel plate of the butt joint of railroad tracks, characterized in that they, and at least on one of its half lengths, for mechanical frictional connection with the rail has designed beads, which consist of one or more metal oxide, metal phosphatic, Metal sulfidic or similar dielectric structures exist.

2. Electric Non-conductive steel plate according to claim i, characterized in that the outermost Structural layer of each bead, which means that it has direct, force-fit contact with a connecting surface of the running rail, at least 2 mm (im not yet worn condition) is strong metal structure, especially steel structure.

3. Electric Non-conductive steel plate according to claim 1 or 2, characterized in that the Holes for the tab screws, if necessary only the one on your with the bulges provided half-length of the steel bracket with holes, with insulating bushes are equipped, in particular with those that are wholly or partially made of a metal oxide, metal phosphatic, metal sulfidic or similar dielectric structure exist.