EA030584B1

EA030584B1 - Полимерный дюбель для крепления рельса и комбинация из такого полимерного дюбеля и рельсового шурупа

Info

Publication number: EA030584B1
Application number: EA201500157A
Authority: EA
Inventors: Михаэль Харрас; Николай Криг; Мартин Гначински; Адриан Беднарчик; Дитмар Беккер
Original assignee: Фоссло-Верке Гмбх
Priority date: 2012-08-22
Filing date: 2013-08-16
Publication date: 2018-08-31
Also published as: MX358398B; CN104704172B; DE102012107732A1; EP2888407B1; DK2888407T3; CA2882374A1; CA2882374C; AR092181A1; EP2888407A1; DE202013103907U1; WO2014029704A1; KR20150045485A; TW201416516A; BR112015003535A2; MX2015002131A; AP2015008274A0; TWI617718B; HUE028886T2; IN2015DN01426A; ES2572684T3

Abstract

Настоящее изобретение относится к полимерному дюбелю (1) для крепления рельса на твердом основании, с отверстием (3) дюбеля для введения рельсового шурупа (2), внутренней полостью (8) дюбеля, стержневым участком (4), который примыкает в продольном направлении (LR) полимерного дюбеля (1) к отверстию (3) дюбеля, и с удерживающим участком (5), который примыкает в продольном направлении (LR) полимерного дюбеля (1) к стержневому участку (4) и который на его внешней стороне снабжен по меньшей мере одним выступающим в радиальном направлении (R), обегающим вокруг его окружности выступом (11). Опасность образования трещин в твердом основании уменьшена до минимальной за счёт соотнесенной с отверстием (3) дюбеля верхней боковой стороны (12) выступа (11) удерживающего участка (5) под углом (β1) 90°±3° относительно продольной оси (L) полимерного дюбеля (1).

Description

изобретение относится к полимерному дюбелю (1) для крепления рельса на твердом основании, с отверстием (3) дюбеля для введения рельсового шурупа (2), внутренней полостью (8) дюбеля, стержневым участком (4), который примыкает в продольном направлении (LR) полимерного дюбеля (1) к отверстию (3) дюбеля, и с удерживающим участком (5), который примыкает в продольном направлении (LR) полимерного дюбеля (1) к стержневому участку (4) и который на его внешней стороне снабжен по меньшей мере одним выступающим в радиальном направлении (R), обегающим вокруг его окружности выступом (11). Опасность образования трещин в твердом основании уменьшена до минимальной за счёт соотнесенной с отверстием (3) дюбеля верхней боковой стороны (12) выступа (11) удерживающего участка (5) под углом (β1) 90° ±3° относительно продольной оси (L) полимерного дюбеля (1).

030584

Изобретение относится к полимерному дюбелю для крепления рельса на твердом основании. При этом полимерный дюбель имеет выполненное на торцевом конце полимерного дюбеля отверстие дюбеля для введения рельсового шурупа в полимерный дюбель, окруженную дюбелем внутреннюю полость дюбеля, стержневой участок, который примыкает, при рассмотрении в продольном направлении полимерного дюбеля, к отверстию дюбеля, и удерживающий участок, который примыкает, при рассмотрении в продольном направлении полимерного дюбеля, к стержневому участку.

Удерживающий участок снабжен, как правило, на его внешней стороне по меньшей мере одним выступающим в радиальном направлении выступом, который захватывает в готовом смонтированном состоянии окружающий полимерный дюбель материал твердого нижнего строения пути. Наряду с этим удерживающий участок имеет, как правило, на его внутренней стороне внутреннюю резьбу, в которую может быть завинчен рельсовый шуруп его участком винтовой резьбы.

Так же изобретение относится к комбинации в составе дюбеля и рельсового шурупа.

Для удовлетворения предъявляемых к современному железнодорожному транспорту высоких требований, в настоящее время пути для рельсовых транспортных средств укладываются, как правило, в виде так называемых "монолитных путей", в которых рельсы пути укладываются на отлитых из бетона шпалах или рельсовых подкладках. Так же и при использовании обычного щебеночного верхнего строения пути в настоящее время на щебеночное основание укладываются, как правило, отлитые из бетона шпалы.

Предусмотренные для крепления рельсов точки крепления содержат, как правило, образованную соответствующей шпалой или рельсовой подкладкой и опирающуюся на твердое нижнее строение пути направляющую пластину, которая воздействует на основание рельса и, таким образом, направляет рельс по бокам, опирающийся на направляющую пластину и воздействующий посредством по меньшей мере одного пружинного рычага на основание рельса упругий элемент, который прикладывает необходимое для упругого прижатия рельса и направленное против твердого нижнего строения пути прижимное усилие к основанию рельса, введенный в твердое нижнее строение пути дюбель и, как правило, выполненный в виде винта или резьбового пальца рельсовый шуруп, который завинчен в дюбель и закрепляет упругий элемент по отношению к твердому нижнему строению пути.

Образующие твердое нижнее строение пути шпалы или рельсовые подкладки отлиты, как правило, из бетона или другого отливаемого материала. При этом необходимые в соответствующих точках крепления дюбели залиты, как правило, непосредственно в материале твердого нижнего строения пути таким образом, что они направлены своим отверстием дюбеля вровень со свободной, образующей несущую поверхность для укрепляемого рельса верхней стороной твердого нижнего строения пути.

Сидящий в соответствующем твердом нижнем строении пути дюбель выполняет различные функции. С одной стороны, он делает возможным простое крепление рельсового шурупа. При этом он воспринимает необходимые в состоянии готовности смонтированного рельса для зажима упругого элемента растягивающие усилия и направляет их, так же, как и возникающие при перемещении соответствующей точки крепления рельсов под воздействием рельсового транспортного средства динамические нагрузки, в твердое нижнее строение пути.

С другой стороны, дюбель служит в качестве электрического изолятора, посредством которого, состоящие, как правило, из электропроводной стали рельсовый шуруп и зажимной элемент электрически изолированы по отношению к твердому нижнему строению пути.

Наряду с этим, дюбель должен принимать винтовые резьбы различной формы, а в случае его износа обеспечивать возможность своей замены наиболее простым способом.

Наконец, дюбель обсуждаемого здесь вида должен также быть выполнен таким образом, что он может быть простым способом позиционирован в правильном положении при изготовлении образующего твердое нижнее строение пути конструктивного элемента.

Изготовленные из пластика дюбели вышеописанной разновидности известны, например, из EP 0785308 B1 или из DE 102011103127 A1.

Изготовление дюбеля из пластика имеет то преимущество, что при формировании полимерных дюбелей возникают только незначительные ограничения, а также без проблем достигается изолирующее действие.

Практические опыты показали, что под встречающимися в настоящее время высокими нагрузками в окружении дюбеля, прежде всего, в близком к несущей поверхности нижнего строения пути поверхностном слое, возникают трещины соответствующего твердого нижнего строения пути. Они могут привести вплоть до разрушения образующего соответствующее твердое нижнее строение пути конструктивного элемента.

Известно, что при использовании дюбелей с гладкими окружными поверхностями в смонтированном состоянии образуются только минимальные нагрузки в окружающей среде. Поэтому, в смонтированном состоянии смежный к несущей поверхности твердого нижнего строения пути стержневой участок полимерных дюбелей обсуждаемого здесь вида имеет, как правило, гладкую, равномерно цилиндрическую или конически сужающуюся в направлении кончика дюбеля окружную поверхность.

Однако для восприятия необходимых для зажима упругого элемента в точке крепления рельсов сил

- 1 030584

всегда требуется наличие определенного сцепления между материалом отливки (бетоном) твердого нижнего строения пути и дюбелем. Это решено на практике за счёт того, что в удерживающем участке дюбеля отформован по меньшей мере один выступ, посредством которого в смонтированном состоянии обеспечена геометрически замыкающая связь дюбеля с окружающим материалом твердого нижнего строения пути. Таким образом, известны дюбели, на которых на удерживающем участке предусмотрены расположенные периодически в продольном направлении дюбеля и выполненные в форме отбортовки круговые выступы.

Широко распространены, в добавление к этому, дюбели, у которых предусмотренный на внешней стороне удерживающего участка выступ выполнен в виде внешней резьбы. Форма винтовой резьбы имеет то преимущество, что дюбель в случае необходимости его замены вследствие износа, может быть вывинчен относительно простым способом, подобно разновидности шурупа, из предусмотренного для него приемного гнезда в твердом нижнем строении пути. Внешняя резьба, как правило, выполнена таким образом, что приложенные в готовом смонтированном состоянии к дюбелю посредством завинченного в него рельсового шурупа растягивающие усилия направлены через боковые стороны внешней резьбы в окружающий дюбель материал твердого нижнего строения пути. Поэтому также и при использовании выполненных разъясненным выше способом полимерных дюбелей всегда остается неизбежная опасность того, что вследствие возникающих в практическом использовании нагрузок, в окружении смонтированного в соответствующем твердом нижнем строении пути дюбеля образуются трещины.

В DE 102011103127 A1 в качестве причины такого образования трещин были идентифицированы концентрации напряжений, которые направлены посредством выполненной на удерживающем участке дюбеля винтовой резьбы в смежный материал твердого нижнего строения пути. Для предотвращения этих концентраций напряжений в DE 102011103127 A1 предложено придавать винтовой резьбе заданную форму, посредством которой должно быть достигнуто более равномерное и более обширное распределение напряжений.

Исходя из предпосылок выше разъясненного уровня техники, цель изобретения состоит в предоставлении полимерного дюбеля, при использовании которого, в готовом смонтированном состоянии минимизирована опасность возникновения в твердом нижнем строении пути близких к поверхностям трещин.

Кроме того, должна быть предоставлена комбинация в составе рельсового шурупа и полимерного дюбеля, при использовании которой, в смонтированном состоянии опасность образования трещин также уменьшена до минимальной.

В отношении дюбеля эта цель согласно изобретению достигнута в каждом случае посредством выполненного согласно одному из независимых пп. 1 или 3 формулы изобретения полимерного дюбеля.

Относительно комбинации в составе полимерного дюбеля и рельсового шурупа вышеназванная цель согласно изобретению достигнута за счёт того, что такая комбинация выполнена соответственно п.15 формулы изобретения.

Выгодные варианты осуществления изобретения продемонстрированы в зависимых пунктах формулы изобретения и разъяснены в последующем как сущность изобретения в подробностях.

Согласно предложенным в обоих независимых пп. 1 и 3 формулы изобретения вариантам осуществления изобретения полимерный дюбель согласно изобретению для крепления рельса на твердом основании в соответствии с ранее продемонстрированным уровнем техники имеет в каждом случае выполненное на его торцевом конце торцевое отверстие дюбеля для введения рельсового шурупа в полимерный дюбель.

Кроме того, полимерный дюбель согласно изобретению обладает в каждом случае окруженной дюбелем внутренней полостью дюбеля и выполненным, при рассмотрении в продольном направлении полимерного дюбеля, на другом от торцевого конца полимерного дюбеля кончиком дюбеля.

В равной мере, полимерный дюбель согласно изобретению содержит в каждом случае стержневой участок, который, при рассмотрении в продольном направлении полимерного дюбеля, присоединен к окружающему отверстие дюбеля полимерного дюбеля краю.

В добавление к этому, полимерный дюбель согласно изобретению содержит в каждом случае удерживающий участок, который, при рассмотрении в продольном направлении полимерного дюбеля, присоединен к стержневому участку.

Согласно первому варианту осуществления изобретения на внешней стороне удерживающего участка предусмотрен по меньшей мере один выступающий в радиальном направлении, обегающий вокруг окружности удерживающего участка выступ, который в готовом смонтированном состоянии захватывает окружающий полимерный дюбель материал твердого нижнего строения пути.

Согласно второму варианту осуществления изобретения удерживающий участок на его соотнесенной с внутренней полостью дюбеля внутренней стороне снабжен внутренней резьбой.

Кроме того, согласно первому варианту осуществления изобретения соотнесенная с резьбовым отверстием боковая сторона резьбы по меньшей мере одного выступа удерживающего участка полимерного дюбеля направлена под углом 90°±3° относительно продольной оси полимерного дюбеля.

Согласно второму варианту осуществления изобретения внутренняя окружная поверхность стерж- 2 030584

невого участка полимерного дюбеля выполнена ровной, а в области удерживающего участка полимерного дюбеля отформована внутренняя резьба, соотнесенная с отверстием дюбеля боковая сторона резьбы которой направлена под углом 90°±3° относительно продольной оси полимерного дюбеля.

Оба варианта осуществления изобретения способствуют при введенном в соответствующее твердое нижнее строение пути дюбеле в каждом случае сами по себе минимизации нагрузки от поперечных сил и минимизации концентрации напряжений в окружении дюбеля. Поэтому каждый из вариантов осуществления изобретения в каждом случае уже сам по себе достигает указанной цели по отношению к предусмотренному для крепления рельсов полимерному дюбелю. При этом оптимальный эффект изобретения получен в том случае, когда оба варианта осуществления изобретения реализованы одновременно в полимерном дюбеле согласно изобретению, то есть когда стержневой участок как на его внешней стороне, так и на его внутренней стороне выполнен ровным, а также имеются в наличии как на внешней стороне удерживающего участка предпочтительно выполненный в виде внешней резьбы выступ, так и на внутренней стороне удерживающего участка внутренняя резьба, причем соотнесенные с отверстием дюбеля стороны как наличествующего на внешней стороне выступа, так и выполненной на внутренней стороне внутренней резьбы образуют в каждом случае со смежными, направленными соосно продольной оси полимерного дюбеля поверхностями стенки удерживающего участка угол 90°±3°.

В основе обоих вариантов осуществления соответствующего изобретению полимерного дюбеля лежит то представление, что за счет соотнесения с продольной осью полимерного дюбеля подходящей направленности соотнесенной с отверстием дюбеля боковой стороны предусмотренного на соответствующем удерживающем участке выступа или винтовой резьбы (радиально выдающегося выступа или соответственно внешней резьбы и/или внутренней резьбы удерживающего участка), нагрузка от поперечных сил и концентрации напряжений в смонтированном состоянии полимерного дюбеля в окружающем материале твердого нижнего строения пути могут быть сведены к минимуму. Чем более точно соотнесенные с отверстием дюбеля боковые стороны соответственно выступа или винтовой резьбы направлены под прямым углом относительно продольной оси полимерного дюбеля, тем более незначительно окружающая дюбель среда нагружается напряжениями, которые распространяются в смонтированном состоянии в радиальном направлении полимерного дюбеля, исходя в твердое нижнее строение пути.

Если соотнесенная с отверстием дюбеля боковая сторона соответственно винтовой резьбы или выступа направлена точно под углом 90° относительно продольной оси дюбеля, через эту боковую сторону более не могут быть направлены какие-либо силы в радиальном направлении в окружающий материал твердого нижнего строения пути. Соответственно, при такой направленности, компонент растягивающих усилий, переданных в готовом смонтированном состоянии от завинченного в полимерный дюбель рельсового шурупа, который направлен через соотнесенную с отверстием дюбеля боковую сторону соответствующей винтовой резьбы в радиальном направлении в окружающую дюбель среду, равен "0".

Поэтому, выгодный вариант осуществления изобретения предусматривает направление соотнесенной с отверстием дюбеля боковой стороны дюбеля на удерживающем участке относительно продольной оси полимерного дюбеля в каждом случае под углом 90°±1°, прежде всего точно под углом 90°. При этом может быть предусмотрено, прежде всего, относительно расположенного на внешней стороне удерживающего участка полимерного дюбеля, прежде всего, выполненного в виде внешней резьбы выступа, в качестве целесообразного по технологическим причинам, ограничивать область угла, под которой соотнесенная с отверстием дюбеля боковая сторона выступа направлена относительно продольной оси полимерного дюбеля, в рамках допусков изготовления 90-91° для предотвращения образования внутренних пазов.

В полимерном дюбеле согласно изобретению выполненный, прежде всего, в виде внешней резьбы, и предусмотренный на внешней стороне удерживающего участка выступ, а также предусмотренная на внутренней стороне удерживающего участка внутренняя резьба в каждом случае выполнены таким образом, что в смонтированном состоянии не только в области, прежде всего, ровного верхнего стержневого участка полимерного дюбеля, но также и в области удерживающего участка, вследствие радиально распространяющихся напряжений возникают, во всяком случае, только минимальные нагрузки в окружающем полимерный дюбель материале твердого нижнего строения пути. Вследствие этого в области оформленного согласно изобретению удерживающего участка имеется, во всяком случае, только минимальная опасность возникновения трещин.

Тем самым изобретение позволяет увеличить на значительную величину область длины дюбеля, на которой при практическом использовании обеспечена минимальная нагрузка на окружающую дюбель среду. Наряду с этим, полимерный дюбель уже скреплен в смонтированном состоянии на удерживающем участке с твердым нижним строением пути материалом посредством геометрического замыкания.

Для повышения надежности фиксирования оформленного согласно изобретению полимерного дюбеля в соответствующем твердом нижнем строении пути, при рассмотрении в продольном направлении полимерного дюбеля, к первому удерживающему участку может быть присоединен второй удерживающий участок, на котором продолжены от первого удерживающего участка предусмотренный на внешней стороне удерживающего участка по меньшей мере один выступ или предусмотренная на внешней сторо- 3 030584

не удерживающего участка в виде выступа внешняя резьба, а также, в соответствующих случаях, соответствующая внутренняя резьба.

При этом соотнесенная с отверстием дюбеля боковая сторона предусмотренных на внешней стороне выступов или внешней резьбы, а также внутренней резьбы, расположена или закруглена на участке винтовой резьбы под углом более 93° относительно продольной оси полимерного дюбеля.

"Закругленностью" в данном случае называют ту особенность, что соотнесенная с отверстием дюбеля боковая сторона наличествующих на участке винтовой резьбы выступов или выполненной там винтовой резьбы, при рассмотрении в радиальном направлении, переходит в процессе своего непрерывного изгибания в соотнесенную с кончиком дюбеля сторону соответствующего выступа или винтовой резьбы.

По технологическим причинам или для предотвращения концентрации напряжений в полимерном дюбеле согласно изобретению переход между соотнесенной с отверстием дюбеля стороной наличествующего на внешней стороне соответствующего удерживающего участка выступа или внутренней резьбы и соотнесенной, направленной соосно продольной оси полимерного дюбеля внешней или внутренней окружной поверхностью полимерного дюбеля может быть выполнен закругленным. То есть, соотнесенная с отверстием дюбеля боковая сторона наличествующего на удерживающем участке по меньшей мере одного выступа (внешней резьбы) может переходить в направленную в продольном направлении полимерного дюбеля окружную стенку дюбеля посредством выкружки. Также может быть выполнен скругленным или быть снабженным фаской переход между соотнесенной с отверстием дюбеля стороной внутренней резьбы удерживающего участка и направленной в продольном направлении полимерного дюбеля внутренней окружной поверхностью удерживающего участка.

Форма соотнесенной с кончиком дюбеля боковой стороны внешнего выступа в каждом случае также может быть предложена таким образом, что от этой стороны только минимальные силы направлены в радиальном направлении дюбеля, исходя в окружающий материал твердого нижнего строения пути. Таким образом, нижняя боковая сторона может быть направлена наискосок в направлении кончика дюбеля или быть выполнена куполообразной выпуклостью наружу.

Также соотнесенная с кончиком дюбеля сторона внутренней резьбы удерживающего участка может быть выбрана в зависимости от формы выполненной на резьбовой стержне рельсового шурупа винтовой резьбы, а также для обеспечения возможно большей совместимости с различными формами винтовой резьбы. В данном случае было выявлено как практичное, когда соотнесенная с кончиком дюбеля сторона наличествующего на внешней стороне удерживающего участка выступа (внешней резьбы) или внутренней резьбы первого удерживающего участка выполнена в каждом случае выпукло-изогнутой.

Направляемые в смонтированном состоянии в области второго удерживающего участка в окружающую среду соответствующего изобретению полимерного дюбеля напряжения могут быть выровнены за счёт того, что, при рассмотрении в продольном разрезе, переход между соотнесенной с отверстием дюбеля стороной выступа или внутренней резьбы второго удерживающего участка и соотнесенной с кончиком дюбеля боковой стороной соответствующего выступа или внутренней резьбы закруглен в виде выпукло-изогнутой, непрерывной кривой. Прежде всего, за счет скругленной формы наличествующего на внешней стороне второго удерживающего участка выступа, в смонтированном состоянии для дюбеля могут быть достигнуты высокие вытяжные силы, поскольку несравнимо самый большой компонент полного сопротивления разрыву залитого дюбеля располагается в более глубоких областях твердого нижнего строения пути.

Кроме того, в смонтированном состоянии возникающие в области первого удерживающего участка выполненного согласно изобретению полимерного дюбеля в окружающем материале твердого нижнего строения пути напряжения могут быть уменьшены вследствие того, что на внешней стороне полимерного дюбеля в области первого удерживающего участка выполнена по меньшей мере одна присоединенная к стержневому участку и простирающаяся в продольном направлении полимерного дюбеля перемычка, ширина которой в области ее основания соответствует по меньшей мере одной пятнадцатой части, прежде всего, по меньшей мере одной двенадцатой части окружности полимерного дюбеля, которая (перемычка) пересекает выступ (внешнюю резьбу) первого удерживающего участка, и верхняя поверхность которой, при рассмотрении в радиальном направлении, доходит максимально до воображаемого продления огибающей стержневого участка. При этом в каждом случае ширина наличествующей перемычки ограничена в области ее основания оптимальным образом максимально одной четвертью окружности полимерного дюбеля.

Соответствующая, простирающаяся в продольном направлении полимерного дюбеля перемычка представляет своей верхней поверхностью продление гладкой окружной поверхности стержневого участка без существенного причинения ущерба вследствие этого сцеплению геометрическим замыканием между твердым нижним строением пути и первым удерживающим участком полимерного дюбеля. Предпочтительно, для этого в каждом случае предусмотрены по меньшей мере две или более распределенно расположенных на равномерных угловых расстояниях вокруг продольной оси дюбеля перемычки.

Согласно изобретению, таким образом, в области присоединенного к стержневому участку первого удерживающего участка за счет формы согласно изобретению наличествующего на его внешней стороне, прежде всего, выполненного в виде внешней резьбы выступа, а также двусторонне гладких внешних по- 4 030584

верхностей опционально наличествующих перемычек, которые в смонтированном состоянии направлены перпендикулярно продольной оси шпалы, только незначительные поперечные силы могут воздействовать на окружающий бетон. При использовании соответствующего изобретению дюбеля поперечные силы передаются, таким образом, в твердое нижнее строение пути не распределенными осесимметрично вокруг дюбеля, но целенаправленно в том направлении, в котором материал твердого нижнего строения пути способен надежно воспринимать эти нагрузки, например, за счет введенной в твердое нижнее строение пути арматуры.

Соответственным образом, в области первого участка винтовой резьбы на соотнесенной с внутренней полостью дюбеля окружной поверхности могут быть сформированы простирающиеся в продольном направлении полимерного дюбеля одна или несколько пазообразных выемок. Эти пазы прерывают передаваемые по внутренней резьбе радиально распространяющиеся напряжения и обеспечивают также, таким образом, в смонтированном состоянии сокращение нагрузок в окружении соответствующего изобретению полимерного дюбеля. При этом в случае выполнения на внешней стороне полимерного дюбеля разъясненных выше перемычек, можно избежать ослабления дюбеля за счёт того, что соответствующий паз выполнен в области предусмотренной перемычки, соотнесенной в каждом случае с внешней стороной полимерного дюбеля.

В комбинации согласно изобретению в составе рельсового шурупа и выполненного согласно изобретению полимерного дюбеля рельсовый шуруп имеет головку шурупа и простирающийся в продольном направлении рельсового шурупа резьбовой стержень, на котором выполнена окружная винтовая резьба. При этом согласно изобретению соотнесенная с головкой винта боковая сторона винтовой резьбы направлена по отношению к продольной оси рельсового шурупа под углом 90°±3°. Вследствие этого, примененный в комбинации согласно изобретению рельсовый шуруп в радиальном, направленном исходящим образом от продольной оси полимерного дюбеля направлении также передает лишь минимальные силы. Оптимальным для этого образом, соотнесенная с головкой шурупа боковая сторона резьбы винтовой резьбы направлена возможно более точно под прямым углом относительно продольной оси рельсового шурупа. В соответствии с этим, изобретение предусматривает в пределах допусков изготовления направление соотнесенной с головкой винта боковой стороны резьбы рельсового шурупа по отношению к продольной оси рельсового шурупа под углом 90°±макс. 1°.

Особо важный для практического использования вариант осуществления изобретения состоит в том, что внутренний диметр резьбы рельсового шурупа уменьшается, по меньшей мере в области, в которой имеется в наличии винтовая резьба, в направлении вершины шурупа, причем диаметр винтовой резьбы остается постоянным по всей длине резьбового стержня, то есть всегда в радиальном направлении доходит до выполненной цилиндрической огибающей резьбового стержня. Предпочтительно, для этого сердцевина винтовой резьбы конически сужается в направлении вершины шурупа.

Сужающаяся в направлении вершины шурупа форма сердцевины винтовой резьбы рельсового шурупа имеет то преимущество, что у завинченного в полимерный дюбель рельсового шурупа в области винтовой нарезки остается свободное пространство между сердцевиной шурупа и внутренней стенкой полимерного дюбеля, в котором могут накапливаться загрязнения без того, чтобы они препятствовали завинчиванию и вывинчиванию рельсового шурупа.

В комбинации согласно изобретению в составе рельсового шурупа и полимерного дюбеля винтовая резьба шурупа и внутренняя резьба дюбеля оптимизированы по отношению друг к другу таким образом, что благодаря почти перпендикулярному переходу от сердцевины шурупа к боковой стороне резьбы, при аксиальной растягивающей нагрузке на шурупе образуется действующее почти исключительно вдоль оси шурупа растягивающее усилие и тем самым существенно уменьшены поперечные силы, а также касательные силы, направленные перпендикулярно шурупу в направлении стенки дюбеля и, далее, в окружающий дюбель материал твердого нижнего строения пути. Наряду с этим, соответствующая изобретению форма внутренней резьбы полимерного дюбеля обеспечивает, с одной стороны, только незначительное восприятие поперечных сил через боковые стороны резьбы и, с другой стороны, отсутствие контакта между стенкой дюбеля и сердцевиной шурупа, что также предотвращает передачу усилий (давления) от шурупа к стенке дюбеля.

За счёт того, что отношение диаметра шурупа к диаметру его сердцевины увеличено к нижнему концу шурупа, в области внутренней полости дюбеля между шурупом и дюбелем получен свободный объем, превышающий до 50% таковой для обычных комбинаций шурупов и дюбелей, вследствие чего попадающие в дюбель загрязнения (например, песок) вызывают во время монтажа/демонтажа системы крепления рельсов меньшее количество нарушений при повторном завинчивании. В добавление к этому, сужающаяся форма сердцевины шурупа обеспечивает соответствующее сужение внутреннего пространства дюбеля в направлении кончика дюбеля таким образом, что при неизменном внешнем диаметре дюбеля получена большая контактная поверхность и поверхность перекрытия между материалом твердого нижнего строения пути и соответствующим изобретению полимерным дюбелем. В результате, это также способствует повышению вытяжного сопротивления.

Также в примененном согласно изобретению рельсовом шурупе для сокращения в этой области пе- 5 030584

редаваемых в радиальном направлении напряжений, между головкой шурупа и участком винтовой резьбы может иметься в наличии стержневой участок, окружная поверхность которого выполнена гладкой, причем предпочтительно огибающая окружной поверхности стержневого участка совпадает с цилиндрической огибающей участка винтовой резьбы рельсового шурупа.

В последующем изобретение разъяснено более подробно при помощи вариантов осуществления. Показано на

фиг. 1 - комбинация полимерного дюбеля и шурупа в перспективном разобранном представлении, фиг. 2 - полимерный дюбель из состава комбинации полимерного дюбеля и шурупа на перспективном виде,

фиг. 3 - полимерный дюбель на первом виде сбоку,

фиг. 4 - полимерный дюбель в продольном разрезе вдоль обозначенной на фиг. 3 линии сечения АА,

фиг. 5 - полимерный дюбель на виде сбоку в повернутом, по отношению представления на фиг. 3, на угол 90° вокруг продольной оси полимерного дюбеля положении,

фиг. 6 - рельсовый шуруп из комбинации полимерного дюбеля и шурупа на виде сбоку, фиг. 7 - рельсовый шуруп согласно фиг. 6 в продольном разрезе,

фиг. 8 - комбинация полимерного дюбеля и шурупа с вставленным в полимерный дюбель рельсовым шурупом и с представленным в продольном разрезе полимерным дюбелем.

Комбинация K полимерного дюбеля и шурупа содержит полимерный дюбель 1 и выполненный из стали обычным образом рельсовый шуруп 2.

Полимерный дюбель 1 имеет окруженное выполненным в виде отбортовки краем отверстие 3 дюбеля, стержневой участок 4, который примыкает в продольном направлении LR полимерного дюбеля 1 к отверстию 3 дюбеля, первый удерживающий участок 5, который следует в продольном направлении LR полимерного дюбеля 1 за стержневым участком, второй удерживающий участок 6, который примыкает в продольном направлении LR к первому удерживающему участку 5, кончик 7 дюбеля, и внутреннюю полость дюбеля 8, которая окружена стержневым участком 4 и удерживающими участками 5, 6. В кончике 7 дюбеля сформировано направленное соосно продольной оси L полимерного дюбеля 1 проходное отверстие 9, через которое может быть удалена попадающая в полимерный дюбель 1 влага.

Внешняя окружная поверхность 10 стержневого участка 4 выполнена цилиндрической и гладкой таким образом, что окружная поверхность 10 совпадает с цилиндрической огибающей U стержневого участка 4. На первом удерживающем участке 5 выполнен выступ 11 в форме внешней резьбы, которая простирается с равномерным шагом резьбы, исходя от границы между стержневым участком 4 и первым удерживающим участком 5 в направлении кончика 7 дюбеля на протяжении первого удерживающего участка 5. При этом выступ 11 имеет соотнесенную с отверстием 3 дюбеля верхнюю боковую сторону 12, которая направлена по отношению к продольной оси L под углом β1 90°. В соответствии с этим верхняя боковая сторона 12 совместно со смежной, направленной соосно продольной оси L поверхности 13 окружной стенки полимерного дюбеля 1 охватывает тот же самый прямой угол β1. По технологическим причинам и для предотвращения концентрации напряжений, при этом переход 14 между верхней боковой стороной 12 и соответствующей поверхностью 13 стенки закруглен в виде выкружки.

На ее свободной, обращенной от поверхности 13 окружной стенки кромке верхняя боковая сторона 12 выступа 11 граничит с верхней поверхностью 15 выступа 11, которая направлена по существу соосно продольной оси L полимерного дюбеля 1. При этом верхняя поверхность 15 также располагается на цилиндрической огибающей U стержневого участка 4.

К верхней поверхности 15 присоединена соотнесенная с кончиком дюбеля нижняя боковая сторона 16 выступа 11. При этом нижняя боковая сторона 16 выступа 11 закруглена выпуклостью наружу и переходит посредством закругленной выкружки в поверхность 13 окружной стенки полимерного дюбеля 1.

Выполненный в области удерживающего участка 5 в виде внешней резьбы выступ 11 прерван двумя перемычками, которые простираются противоположно друг к другу как продление стержневого участка 4 на высоту H1 первого удерживающего участка 5. Перемычки 17, 18 имеют в области их основания ширину, которая соответствует примерно 14% окружности стержневого участка 4. В поперечном сечении перемычки 17, 18 изогнуты полукругло наружу, причем они в их верней области 19 уплощены соответственно радиусу огибающей U. При этом верхняя область 19 также располагается на огибающей U стержневого участка 4 таким образом, что верхняя область 19 перемычек 17, 18 бесступенчато переходит в окружную поверхность 10 стержневого участка 4.

Выполненный в области второго удерживающего участка 6 в виде внешней резьбы выступ 11 первого удерживающего участка 5 продолжает собой выступ 20, который также выполнен в виде закругленной внешней резьбы. В соответствии с этим, соотнесенная с отверстием 3 дюбеля боковая сторона внешней резьбы-выступа 20 переходит в форме непрерывно выпукло наружу изогнутой кривой в верхнюю область выступа 20, которая тем же самым способом переходит в соотнесенную с кончиком 7 дюбеля боковую сторону внешней резьбы-выступа 20. При этом также вершина выступа 20 располагается на цилиндрической огибающей полимерного дюбеля 1.

- 6 030584

На внутренней окружной поверхности 23 полимерного дюбеля 1 сформирована внутренняя резьба 21, которая простирается на протяжении первого и второго удерживающего участка 5, 6 и выполнена на обоих удерживающих участках 5, 6 единообразно.

Соотнесенная с отверстием 3 дюбеля верхняя сторона 22 внутренней резьбы 21 направлена при этом под углом β2 90° относительно продольной оси L полимерного дюбеля 1 таким образом, что верхняя боковая сторона 22 совместно с направленной соосно продольной оси L внутренней окружной поверхностью 23 полимерного дюбеля 1 охватывает тот же самый прямой угол β2. При этом переход 24 между внутренней окружной поверхностью 23 и верхней боковой стороной 22 внутренней резьбы 21 также выполнен закругленным.

Наряду с этим, верхняя боковая сторона 22 переходит в изогнутую непрерывно выпукло наружу верхнюю область 25, к которой присоединена, в свою очередь, вогнуто изогнутая, соотнесенная с кончиком 7 дюбеля нижняя боковая сторона. Нижняя боковая сторона 26, таким образом, бесступенчато переходит во внутреннюю окружную поверхность 23 полимерного дюбеля 1.

В области первого удерживающего участка 5 внутренняя резьба 21 прервана пазообразными выемками 27, которые простираются противоположно перемычкам по внутренней стороне полимерного дюбеля 1 на высоту H1 первого удерживающего участка 5. Вследствие выбранного на фиг. 4 представления, из числа выемок 27 можно увидеть только соотнесенную с перемычкой 18 выемку 27. Как и перемычки 17, 18, выемки 27 также способствуют в плане продления гладкой внутренней окружной поверхности 28 стержневого участка 4 тому, что минимизировано распространение исходящих от первого удерживающего участка 5 поперечных сил в окружающее полимерный дюбель 1 в смонтированном состоянии твердое нижнее строение пути.

Форма и габариты верхней боковой стороны 22, верней области 25 и нижней боковой стороны 26 внутренней резьбы 21 предложены таким образом, что рельсовые шурупы 2 с различным образом выполненной винтовой резьбой могут быть завинчены в полимерный дюбель 1.

Тем не менее, предпочтительно, в комбинации К полимерного дюбеля и шурупа применен рельсовый шуруп 2 описанной в данном документе разновидности. Такой рельсовый шуруп 2 имеет головку 30 шурупа, присоединенный в продольном направлении LR рельсового шурупа 2 к головке 30 шурупа стержневой участок 31 и присоединенный в продольном направлении LR к стержневому участку 31 участок 32 винтовой резьбы, который несет внешнюю резьбу 33.

Выполненный цилиндрическим стержневой участок 31 имеет, известным по существу способом, меньший диаметр, чем головка шурупа 30 и гладкая окружная поверхность 34. Он простирается на протяжении примерно 24% высоты HS рельсового шурупа 2.

В области участка 32 винтовой резьбы сердцевина рельсового шурупа 2 сужается в направлении вершины 36 рельсового шурупа 2. При этом сердцевина 35 конически сходится в верхней, смежной стержневому участку 31 области 37, которая составляет примерно одну четверть длины участка 32 винтовой резьбы, выполненной первоначально с более сильным уклоном для того, чтобы на остальной длине участка 32 винтовой резьбы конически сходиться с равномерным уклоном в направлении вершины 36 шурупа.

Соотнесенная с головкой 30 шурупа верхняя боковая сторона 38 внешней резьбы 33, также как соотнесенная с вершиной 36 шурупа нижняя боковая сторона 39 внешней резьбы 33 направлены в каждом случае под углом β3 90° относительно продольной оси L рельсового шурупа. Наряду с этим, соединяющая боковые стороны 38, 39 верхняя область 40 внешней резьбы 33 описывает изогнутый выпуклостью наружу полукруг. При этом вершина верней области 40 располагается на цилиндрической огибающей US стержневого участка 31 рельсового шурупа 2.

Вследствие конически сходящейся в направлении вершины 36 шурупа сердцевины 35, таким образом, при завинченном в полимерный дюбель 1 рельсовом шурупе 2, в соотнесенной с кончиком 7 дюбеля нижней области внутренней полости 8 дюбеля образовано увеличенное пустое пространство 41, в котором могут собираться попадающие в полимерный дюбель 1 загрязнения без препятствования завинчиванию или вывинчиванию рельсового шурупа 2.

Посредством формы согласно изобретению достигнуто, что в смонтированном состоянии в области первого удерживающего участка 5 еще наличествующие, во всяком случае, в минимальном объеме направленные поперечно продольной оси L полимерного дюбеля 1 силы, направлены с рассеянием в радиальном направлении R полимерного дюбеля в окружающий полимерный дюбель 1 приемный для полимерного дюбеля 1 материал твердого нижнего строения пути. В соответствии с этим, опасность возникновения трещин в этой области так же минимизирована, как и в области стержневого участка 4, через гладкую окружную поверхность 10 которого также не направлено каких-либо поперечных сил в окружающий полимерный дюбель 1 материал.

Ссылочные обозначения

1 - полимерный дюбель

2 - рельсовый шуруп

3 - отверстие дюбеля

- 7 030584

4 - стержневой участок полимерного дюбеля 1

5 - первый удерживающий участок полимерного дюбеля 1

6 - второй удерживающий участок полимерного дюбеля 1

7 - кончик дюбеля полимерного дюбеля 1

8 - внутренняя полость дюбеля полимерного дюбеля 1

9 - проходное отверстие кончика 7 дюбеля

10 - внешняя окружная поверхность стержневого участка 4

11 - выполненный в виде внешней резьбы на внешней стороне первого удерживающего участка 5 выступ

12 - верхняя боковая сторона выступа 11

13 - поверхность окружной стенки полимерного дюбеля 1

14 - переход между верхней боковой стороной 12 и поверхностью 13 окружной стенки

15 - верхняя поверхность выступа 11

16 - нижняя боковая сторона выступа 11

17, 18 - перемычки

19 - соответствующие верхние области перемычек 17, 18

20 - выполненный в виде закругленной внешней резьбы выступ второго удерживающего участка 6

21 - внутренняя резьба полимерного дюбеля 1

22 - соотнесенная с отверстием 3 дюбеля верхняя боковая сторона внутренней резьбы 21

23 - внутренняя окружная поверхность полимерного дюбеля 1

24 - переход между внутренней окружной поверхностью 23

25 - верхняя область внутренней резьбы 21

26 - соотнесенная с кончиком 7 дюбеля нижняя боковая сторона внутренней резьбы 21

27 - пазообразные выемки

28 - гладкая внутренняя окружная поверхность стержневого участка 4

30 - головка шурупа рельсового шурупа 2

31 - стержневой участок рельсового шурупа 2

32 - участок винтовой резьбы рельсового шурупа 2

33 - внешняя резьба рельсового шурупа 2

34 - краевая поверхность стержневого участка 31

35 - сердцевина рельсового шурупа 2

36 - вершина рельсового шурупа 2

37 - смежная стержневому участку 31 область участка 32 винтовой резьбы

38 - соотнесенная с головкой 30 шурупа верхняя боковая сторона внешней резьбы 33

39 - соотнесенная с вершиной 36 шурупа нижняя боковая сторона внешней резьбы 33

40 - верхняя область внешней резьбы 33

41 - пустое пространство в полимерном дюбеле 1 при завинченном шурупе

H1 - высота первого удерживающего участка 5

HS - высота рельсового шурупа 2

K - комбинация полимерного дюбеля и шурупа

L - продольная ось полимерного дюбеля 1

LR - продольное направление

R - радиальное направление

β 1 - угол, заключенный между продольной осью L или соответственно между направленной соосно продольной оси L поверхностью 13 окружной стенки и верхней боковой стороной 12 выступа 11

β2 - угол, заключенный между продольной осью L или соответственно между направленной соосно продольной оси L внутренней окружной поверхностью 23 полимерного дюбеля 1

β3 - угол, под которым соответственно направлены верхняя и нижняя боковая сторона 38, 39 внешней резьбы 33 относительно продольной оси LS рельсового шурупа 2

U - цилиндрическая огибающая стержневого участка 4 и удерживающих участков 5, 6

US - огибающая стержневого участка 31

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Полимерный дюбель для крепления рельса на твердом основании, с выполненным на торцевом конце полимерного дюбеля (1) отверстием (3) дюбеля для введения рельсового шурупа (2) в полимерный дюбель (1), с окруженной полимерным дюбелем (1) внутренней полостью (8) дюбеля, со стержневым участком (4), который примыкает, при рассмотрении в продольном направлении (LR) полимерного дюбеля (1), к отверстию (3) дюбеля, и с удерживающим участком (5), который примыкает, при рассмотрении в продольном направлении (LR) полимерного дюбеля (1), к стержневому участку (4) и на своей внешней стороне снабжен по меньшей мере одним выступающим в радиальном направлении (R), обегающим вокруг его окружности выступом (11), который в готовом смонтированном состоянии захваты- 8 030584

вает окружающий полимерный дюбель (1) материал твердого подрельсового основания, а на своей внутренней стороне имеет внутреннюю резьбу (21), причем соотнесенная с отверстием (3) дюбеля верхняя боковая сторона (12) выступа (11) на внешней стороне удерживающего участка (5) направлена под углом (β1) 90±3° относительно продольной оси (L) полимерного дюбеля (1), отличающийся тем, что соотнесенная с отверстием (3) дюбеля боковая сторона (22) внутренней резьбы (21) на внутренней стороне удерживающего участка (5) направлена под углом (β2) 90±3° относительно продольной оси (L) полимерного дюбеля (1).
2. Полимерный дюбель по п.1, отличающийся тем, что выступ (11) удерживающего участка (5) выполнен в виде внешней резьбы.
3. Полимерный дюбель по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что внутренняя окружная поверхность или внешняя окружная поверхность (10) стержневого участка (4) является гладкой.
4. Полимерный дюбель по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что при рассмотрении в продольном направлении (LR) полимерного дюбеля (1) к первому удерживающему участку (5) примыкает второй удерживающий участок (6), на котором также выполнен по меньшей мере один радиально выступающий наружу выступ (11) или продолжена соответствующая внутренняя резьба (21), и что соотнесенная с отверстием (3) дюбеля боковая сторона выступа (11) или внутренней резьбы (21) расположена или закруглена на втором удерживающем участке (6) относительно продольной оси (L) полимерного дюбеля (1) под углом более 93°.
5. Полимерный дюбель по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что соотнесенная с отверстием (3) дюбеля верхняя боковая сторона (12) на первом удерживающем участке (5) направлена относительно продольной оси (L) полимерного дюбеля (1) в каждом случае под углом 90±1°.
6. Полимерный дюбель по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что переход между соотнесенной с отверстием (3) дюбеля боковой стороной (12) выступа (11) или внутренней резьбы (21) и соответственно соотнесенной, направленной в продольном направлении (LR) полимерного дюбеля (1) окружной поверхностью (10, 23) полимерного дюбеля (1) выполнен закругленным.
7. Полимерный дюбель по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что соотнесенная с кончиком (7) дюбеля нижняя боковая сторона (16, 26) выступа (11) или внутренней резьбы (21) выполнена выпукло-изогнутой.
8. Полимерный дюбель по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что, при рассмотрении в продольном разрезе, переход между соотнесенной с отверстием (3) дюбеля верхней боковой стороной (12, 22) выступа (11) или внутренней резьбы (21) второго удерживающего участка (6) и соотнесенной с кончиком (7) дюбеля боковой стороной (16, 26) соответствующего выступа (11) или внутренней резьбы (21) закруглен в виде выпукло-изогнутой, непрерывной кривой.
9. Полимерный дюбель по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что на внешней стороне полимерного дюбеля (1) в области первого удерживающего участка (5) выполнена по меньшей мере одна присоединенная к стержневому участку (4), простирающаяся в продольном направлении (LR) полимерного дюбеля (1) перемычка (17, 18),

ширина которой в области ее основания соответствует по меньшей мере одной пятнадцатой части окружности полимерного дюбеля (1),

которая (перемычка) пересекает выступ (11) первого удерживающего участка (5) и

верхняя поверхность (19) которой, при рассмотрении в радиальном направлении (R), доходит максимально до воображаемого продления огибающей (U) стержневого участка (4).
10. Полимерный дюбель по п.9, отличающийся тем, что предусмотрены две или более перемычки (17, 18), которые расположены распределенно на одинаковых угловых расстояниях вокруг продольной оси (L) полимерного дюбеля (1).
11. Полимерный дюбель по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что в области первого удерживающего участка (5) на соотнесенной с внутренней полостью (8) дюбеля внутренней окружной поверхности отформована пазообразная, простирающаяся в продольном направлении (LR) полимерного дюбеля (1) выемка (27).
12. Полимерный дюбель по п.1 и одному из пп.9 или 10, отличающийся тем, что выемка (27) выполнена в области в каждом случае предусмотренной на внешней стороне полимерного дюбеля (1) перемычки (17, 18).
13. Полимерный дюбель по одному из пп.10-12, отличающийся тем, что выемка (27) перерезает внутреннюю резьбу (21).
14. Комбинация в составе рельсового шурупа (2) и выполненного согласно одному из предшествующих пунктов полимерного дюбеля (1), причем рельсовый шуруп (2) имеет головку (30) шурупа и следующий в продольном направлении (LR) рельсового шурупа за головкой (30) шурупа резьбовой стержень, на котором выполнена круговая винтовая резьба (33), отличающаяся тем, что соотнесенная с головкой (30) шурупа верхняя боковая сторона (38) винтовой резьбы (33) направлена по отношению к продольной оси (LS) рельсового шурупа (2) под углом (β3) 90°±3°.

- 9 030584
15. Комбинация по п.14, отличающаяся тем, что верхняя боковая сторона (38) направлена по отношению к продольной оси (L) рельсового шурупа (2) под углом (β3) 90±1°.
16. Комбинация по п.14 или 15, отличающаяся тем, что сердцевина (35) рельсового шурупа (2), по меньшей мере, в области, в которой имеется в наличии винтовая резьба (33), конически сужена в направлении вершины (36) шурупа.
17. Комбинация по одному из пп.14-16, отличающаяся тем, что винтовая резьба (33) по всей длине резьбового стержня в радиальном направлении (R) доходит до выполненной цилиндрической огибающей (US) резьбового стержня.
18. Комбинация по одному из пп.14-17, отличающаяся тем, что рельсовый шуруп (2) между головкой шурупа и участком винтовой резьбы имеет стержневой участок, окружная поверхность которого является гладкой.
19. Комбинация по одному из пп.14-18, отличающаяся тем, что огибающая (US) окружной поверхности стержневого участка (31) совпадает с цилиндрической огибающей (US) участка (32) винтовой резьбы.