CH652427A5 - Elektrisch isolierende schienenstossverbindung. - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine elektrisch isolierende Schienenstossverbindung mit zwei länglichen, elektrisch isolierenden, im wesentlichen aus Kunststoff bestehenden und auf seitlichen Profilflächen benachbarter Schienen,

über die Stossfuge sich erstreckenden Verbindungslaschen, sowie mit einstellbaren, mechanischen Befestigungsvorrichtungen, die in den Verbindungslaschen und den Schienenstegen vorgesehene Bohrungen durchsetzen.

Eine eingangs genannte, elektrisch isolierte Schienenstossverbindung ist beispielsweise mit der DE-PS 15 30 442 bekanntgeworden.

Zweck einer solchen Schienenstossverbindung ist die elektrisch isolierende Verbindung zweier Schienen im Bereich ihrer Schienenstösse, wobei die Verbindungslaschen einerseits hohen, mechanischen Belastungen gewachsen sein müssen, und andererseits eine zuverlässige elektrische Isolierung gewährleisten sollen.

Zu den angegebenen, mechanischen Belastungen, die insbesondere beim Überfahren des Schienenstosses durch den Zug entstehen, kommen noch Temperatureinwirkungen auf die Schienen hinzu, wenn sich die Längen der Gleise verändern; beispielsweise wird im Winter der Schienenstoss grösser und im Sommer kleiner. Es muss dabei immer gesorgt werden, dass die Verbindungslasche so fest mit den Gleisen verbunden ist, dass nicht die Verbindungslasche sich gegenüber der Schienenoberfläche bewegt, sondern der Abstand der einstellbaren, mechanischen Befestigungsvorrichtung, das sind in der Regel Schraubbolzen, in Bezug zu der zugeordneten Bohrung in der Verbindungslasche, wenn sich die Schienen auseinander oder zueinander bewegen.

Die Verbindungslaschen müssen also die gesamte Last aufnehmen, die beim Gegeneinander- oder Auseinanderbewegen des Schienenstosses entsteht, so dass diese Last nicht über die Bolzen übertragen wird, weil diese Bolzen die s Scherkräfte nicht aushalten könnten. Die Bolzen müssen also hier von diesen Kräften entlastet werden. Diese Bolzen haben nur den Zweck, einen genügenden Anspressdruck auf die Verbindungslasche im Bereich der Profilfläche der Schiene zu erreichen, damit die oben beschriebenen Verhältnis-10 se gewährleistet sind. Wesentlich ist also, dass durch den Anpressdruck der einstellbaren, mechanischen Befestigungsvorrichtung ein so hoher Kraftschluss erreicht wird, dass die Verbindungslasche, z.B. in der Lage ist, eine Kraft von 80 Tonnen zu übertragen. Die Übertragung dieser Last er-15 folgt nur mittels: Kraftschluss.

Bei der genannten DE-PS 15 30 442 wird eine<funktio-nale Trennung zwischen den lastübertragenden Teilen, die aus gusseisernen Lagerplatten bestehen, und einem sich am Schienenprofil verkeilenden Kunststoffteil getroffen. Das 20 Anpressen des Kunststoffteils erfolgt durch Kraftschluss,

weil das Kunststoff teil mit Keilflächen an dem Schienenprofil anliegt und mit Hilfe einer Schraubenbolzenverbin-dung und der gusseisernen Lagerplatten am Schienenprofil verkeilt wird. Die funktionale Trennung von Befestigungs-25 teilen und Isolierteilen hat sich aber als nachteilig herausgestellt, weil es aufgrund von Kraftflussänderungen und Temperaturänderungen zur Verschiebung der beiden genannten Teile an den Berührungsflächen kommt. Es kommt hierbei zu einem Abschereffekt auf die Schraubenbolzen; 30 dies auch deshalb, weil beim Gegenstand der DE-PS 15 30 442 die aufeinanderliegenden Grenzflächen geneigt zur Hauptzugebene der Schraubenbolzen angeordnet sind.

Mit dem Gegenstand der DE-GM 18 25 536 ist eine weitere isolierende Schienenstossverbindung bekanntgewor-35 den, bei der als Isoliermaterial ein Gummipolster verwendet wird, welches sich an den zugeordneten Flächen des Schienenschaftes anlegen soll und das nach aussen durch einen gegenseitigen Abstand aufweisende Blechplatten mit dazwischen angeordnetem Isolierkörper abgedeckt ist. Die 40 gesamte Anordnung wird von einem Metallkörper (Lagerplatte) nach aussen hin überdeckt, wobei der Metallkörper und das Gummipolster mit den eingearbeiteten Blechplatten jeweils von der Schraubenbolzenverbindung durchdrungen sind. Diese bekannte Anordnung vermag keinen 45 hohen Kraftänderungen und keinen Temperaturänderungen standzuhalten, denn die am Gummipolster anliegenden Blechplatten bezwecken lediglich die Herabsetzung des Ver-schleisses, der dadurch entstehen würde, dass der Metallkörper unmittelbar an dem Gummipolster anliegt. Durch 50 schnell ändernde Lastwechsel wird das Gummipolster schnell zerrieben, oder reisst auf, so dass die Schienenstossverbindung nicht mehr, die erforderliche mechanische Festigkeit aufweist. Der Metallkörper kommt dann in Kontakt zu den Blechplatten, die sich ihrerseits am Schienenschaft einar-55 beiten, so dass die isolierende Wirkung der Schienenstossverbindung entfällt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine elektrisch isolierende Schienenstossverbindung nach dem Gegenstand der DE-PS 15 30 442 so weiterzubilden, dass die 60 Verbindungslasche den auftretenden, hohen, mechanischen Belastungen standhält, relativ kostengünstig in der Herstellung ist und leicht, mit wenig Arbeitsaufwand zu montieren ist.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist die Erfindung 65 dadurch gekennzeichnet, dass jede Verbindungslasche mindestens an ihren an den seitlichen Profilflächen der Schiene anregenden Flächen mit im wesentlichen vertikal verlaufenden, einstückig angeformten Rippen versehen ist.

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Wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung ist also, dass jetzt nicht mehr — wie beim Stand der Technik bekannt — nur einzelne Partien der Verbindungslasche zur Kraftübertragung zwischen der Verbindungslasche und der Profilfläche der Schiene herangezogen werden, sondern dass die Verbindungslasche auf ihrer gesamten Länge kraftschlüssig und damit kraftübertragend an den Profilflächen der Schiene anliegt.

Geht man beispielsweise von einer Lasche von 920 mm aus, dann liegen 460 mm dieser Verbindungslasche auf der einen Seite des Schienenstosses und die anderen 460 mm dieser Verbindungslasche auf der anderen Seite des Schienenstosses. Die gesamte Länge der Verbindungslasche wirkt dann kraftübertragend über die im wesentlichen vertikal verlaufenden, einen gegenseitigen Abstand aufweisenden, Rippen.

Die Rippen verlaufen also mit ihrer Längsachse (Längserstreckung) in senkrechter Richtung zur Hauptzugebene, die bei der Verbindungslasche in Längsrichtung der Verbindungslasche ausgerichtet ist. Die Rippen wirken somit als «Widerhaken», die sich an den zugeordneten Profilflächen der Schiene verkrallen.

In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass die an den Profilflächen der Schiene anliegenden Flächen der Rippen als Keilflächen ausgebildet sind, die in Längsrichtung der Verbindungslasche geneigt sind. Nachdem die Oberfläche der Rippen als Keilflächen ausgebildet sind, liegen diese Keilflächen auch nur im Sinne einer Linienberührung, d.h. also mit den Spitzen der Keile im Querschnitt gesehen, an den zugeordneten Profilflächen der Schiene an.

Hierbei ist wesentlich, dass die Verbindungslasche selbst, insbesondere aber die Rippen, aus einem Kunststoff mit hohem Rückstellvermögen, guten Umgusseigenschaften, hoher Kältebeständigkeit, guter Wärmefestigkeit und langem Standzeitverhalten besteht. Ein solcher Kunststoff ist in einer bevorzugten Ausführungsform ein Polylaurin-Lactam, dessen Art und Zusammensetzung in der DE-OS 25 07 549 offenbart ist.

Hierdurch wird nämlich erreicht, dass die an den Profilflächen der Schiene anliegenden Keilflächen bei Anziehen der mechanischen Befestigungsvorrichtung wulstbildend in den Spalt zwischen Keilfläche und Profilfläche bei einer in Längsrichtung wirkenden Verschiebungskraft auf die Verbindungslasche gezogen werden.

Durch Anziehen der mechanischen Befestigungsvorrichtung, die nicht nur aus gegeneinander mit Hilfe von Muttern spannbaren Schraubbolzen bestehen muss, werden also die Rippen mit ihren Keilflächen im Sinne eines Zusammendrückens verformt. Hierdurch werden die an den Profilflächen der Schiene anliegenden Teile der Keilflächen zusammengedrückt und bilden einen Wulst. Die Neigung der Keilflächen in Bezug zur Hauptzugrichtung auf die Verbindungslasche ist nun so getroffen, dass der Wulst immer stets die «vordere» Seite der Keilfläche bildet. Wirkt nun eine Verschiebungskraft auf die Schiene, dann bäumt sich der Wulst hoch, weil er durch Reibung von der Profilfläche der Schiene mitgenommen wird und wird in den Spalt zwischen der Keilfläche der Rippe und der Profilfläche hineingezogen.

Es ist also ganz wesentlich, dass sich der Kraftschluss zwischen den Profilflächen der Schiene und den zugeordneten Rippen der Verbindungslasche dann erhöht, wenn eine Kraft auf die Verbindungslasche wirkt. Auf diese Weise erfolgt gleichsam eine automatische Verfestigung und Verkrallung der Rippen an den Profilschienen bei Einwirken einer Last auf die Schiene in Richtung der Hauptzugebene.

Um hier noch eine weitere Verbesserung zu ermöglichen, ist es vorgesehen, dass in den Kunststoff der Verbindungslasche abriebfeste Hartmetallkörner suspensionsartig verteilt sind, deren Härte grösser ist als die Härte der Schiene. Während bzw. vor dem Vergiessen der Verbindungslaschen aus dem oben genannten Kunststoff werden also in die flüssige Kunststoffmasse abriebfeste Hartmetallkörner eingebracht, die gleichmässig in der Kunststoffschmelze verteilt werden. Hierdurch wird der Verkrallungseffekt der Rippen an den zugeordneten Profilflächen der Schiene wesentlich erhöht und verbessert, weil eine Lösung der Rippen von den zugeordneten Profilflächen der Schienen nur durch eine Stoffzerstörung, d.h. eine Abscherung, möglich ist.

Durch die Verwendung dieser Hartmetallkörner können die Spitzen der Rippen als Schermesser betrachtet werden, die sich bei Einwirken einer Kraft in Richtung der Haupt-zugebene der Schiene aufstellen und in das Material der Schiene eingraben. Es erfolgt auch ein selbsttätiger Nachschleifeffekt, weil aufgrund des hohen Rückstellvermögens des verwendeten Kunststoffes einmal aus der Kunststoffbindung herausgefallene Körner durch nachfolgende, im Kunststoff noch eingebettete Körner ersetzt werden, weil sich der Kunststoff im hohen Masse der Profilform der Schiene anpasst. Im folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich einen Ausführungsweg zeigenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch eine Schiene mit beiderseits befestigten Verbindungslaschen,

Fig. 2 eine Ansicht der Verbindungslasche in Richtung des Pfeiles II in Fig. 4,

Fig. 3 eine Rückansicht der Verbindungslasche in Richtung des Pfeiles III in Fig. 5,

Fig. 4 einen Schnitt gemäss der Linie IV-IV in Fig. 2, Fig. 5 einen Schnitt gemäss der Linie V-V in Fig. 2, Fig. 6 einen Schnitt gemäss der Linie VI-VI in Fig. 5, Fig. 7 eine schematisierte und vergrösserte Schnittan-S'cht der Rippe in der Anlage an die Profilfläche der Schiene in einer Darstellung, ähnlich Fig. 6, in unbelastetem Zustand,

Fig. 8 eine gleiche Darstellung wie Fig. 7 in belastetem Zustand.

Fig. 1 zeigt eine Schiene 1, bestehend aus einem Schienenkopf 7 und einem Schienenfuss 8. Zwischen Schienenkopf 7 und Schienenfuss 8 sind die Profilflächen 2 der Schiene 1 ausgebildet, an denen die beiderseits der Schiene

1 angeordneten Flächen der Verbindungslasche 3 angreifen. Die Verbindungslasche 3 wird hierbei mittels Schraubbolzen 4, die in Durchgangsbohrungen 16 durch die Schiene 1 und durch die Verbindungslaschen 3 durchgreift, mit Hilfe von Scheiben 5 und einer Mutter 6 kraftschlüssig verspannt.

Wesentliches Merkmal ist nun, dass die zugeordneten Flächen der Verbindungslasche 3, die an den Profilflächen

2 der Schiene 1 anliegen, einen gegenseitigen Abstand aufweisende Rippen 9 aufweisen (vgl. Fig. 2).

In den Kunststoffkörper 10 der Verbindungslasche 3 ist ein Stahlteil 11 eingebettet, das die in den Fig. 1, 4 und 5 gezeigte Form hat. Hierbei ist wesentlich, dass das Stahlteil 11 auch im Bereich der Durchgangsbohrung 16 (vgl. Fig. 1) mit Kunststoff des Kunststoffkörpers 10 ummantelt ist, um den isolierenden Effekt der Verbindungslasche zu gewährleisten.

Die Verbindung des eingangs genannten Kunststoffes Polylaurin-Lactam hat sich besonders günstig für das Ummanteln des Stahlteils 11 erwiesen, weil dieser Kunststoff ausgezeichnete Umgusseigenschaften besitzt. An der Rückseite (vgl. Fig. 1, Fig. 3 und Fig. 4) ist die Verbindungss

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lasche 3 mit einer Bohrung 17 grösseren Durchmessers versehen, um die in Fig. 1 links gezeigte Scheibe 5 versenkt anzuordnen.

Aus den Fig. 6, 7 und 8 ist zu entnehmen, dass die an den Profilflächen 2 der Schiene 1 anliegenden Flächen der Rippen 9 als Keilflächen 18 ausgebildet sind. Hierbei ist wesentlich, dass die Keilflächen 18 in Bezug zum Schienen-stoss, der in Fig. 6 durch die Linie 19 angedeutet ist, spiegelsymmetrisch ausgebildet sind, d.h. gegeneinander gerichtet sind. Die Bedeutung dieser Massnahme ergibt sich aus der Erläuterung der Fig. 7 und 8.

Fig. 7 zeigt die Anlage der Keilflächen 18 an die Profilflächen 2 der Schiene 1 in unbelastetem Zustand, d.h., wenn die mechanische Befestigungsvorrichtung gelöst ist, oder nur wenig festgezogen ist. Hierdurch erhalten die Keilflächen 18 eine Linienberührung im Bereich einer relativ geringen Fläche an den Profilflächen 2 der Schiene 1. Wird nun die mechanische Befestigungsvorrichtung angezogen, dann verringert sich der Abstand der Profilfläche 2 zu der Befestigungslasche, so dass die an den Profilflächen 2 anliegenden Flächen der Rippen 9 zusammengepresst werden. Es ergibt sich hiermit ein Wulst 14, der sich «vor» der Rippe 9' (vgl. Fig. 8) bildet, und der bei Einwirken einer Kraft in Pfeilrichtung 12 (in Richtung der Hauptzugebene auf die Schiene 2) in Pfeilrichtung 15 in den Spalt zwischen der Keilfläche der Rippe 9' und der Profilfläche 2 der Schiene 1 hineingezogen wird. Das Anziehen der Verbindungslaschen 3 der Schiene 1 erfolgt hierbei in Pfeilrichtung 13.

Aufgrund der spiegelsymmetrischen Anordnung der Keilflächen 18 in Bezug zur Linie 19 (Schienenstoss) ist gewährleistet, dass der Wulst 14, der sich beim Anziehen der mechanischen Befestigungsvorrichtung in Pfeilrichtung 13 an den Keilflächen 18 bildet, immer stets in den Spalt zwischen der Keilfläche 18 und der Profilfläche 2 bei Einwirken der Kraft in der Hauptzugebene (Pfeilrichtung 12) hineingezogen wird.

Hiermit wirken die Rippen 9, 9' als Widerhaken-ähnliche Gebilde, die sich bei zunehmender Last in Pfeilrichtung 5 12 verformen, so dass das herausgedrückte Material (Wulst 14) versucht, in den Spalt zwischen der Profilfläche 2 der Schiene 1 und der Keilfläche 18 der Rippe 9 zu gelangen.

Nachdem die Höhe der Rippe 9 relativ gering gewählt ist, entsteht so eine ausserordentlich hohe Verbindungskraft, io die nur durch Zerstörung der gesamten Verbindungslasche beseitigt werden kann.

Die Verbindungslasche ist aber gemäss den Fig. 1, 4 bis 6 durch das Stahlteil 11 verstärkt, das in den Kunststoffkörper 10 der Verbindungslasche 3 eingebettet ist. 15 Dieses eingebettete Stahlteil 11 dient zur Aufnahme von Zugkräften, die auf die Verbindungslasche 3 wirken. Das Stahlteil wird z.B. mit sechs Durchgangsbohrungen 16 verwendet, die innen mit Kunststoff ummantelt sind.

Durch die Anordnung von abriebfesten Hartmetallkör-20 nern in dem Kunststoffkörper 10 und insbes. in den Rippen 9, wobei das Material dieser Körner wesentlich härter ist als das Material der Schiene 1, wird noch ein zusätzlicher Formschluss an den Profilflächen 2 der Schiene 1 erreicht.

25 Wie eingangs erwähnt, kann man die Spitze der Rippe 9 als Schermesser betrachten, welches sich aufgrund der Hartmetallkömer in das Material der Schiene eingräbt.

Der eingangs erwähnte Kunststoff ist für die Verwendung als Verbindungslasche besonders wegen seiner Rück-30 Verformungseigenschaften, wegen seiner ausgzeichneten Um-gusseigenschaften für Metallteile, wegen seiner hohen Kältebeständigkeit, seiner hohen Wärmebeständigkeit und wegen seines guten Standzeitverhaltens geeignet

Auch die Einbettung von Hartmetallkörnern in diesem 35 Kunststoff ist besonders einfach und günstig zu erreichen.

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3 Blätter Zeichnungen

Claims (6)

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1. Elekrisch isolierte Schienenstossverbindung benachbarter Schienen, mit zwei länglichen, elektrisch isolierenden, im wesentlichen aus Kunststoff bestehenden und auf seitlichen Profilflächen benachbarter Schienen über die Stossfuge sich erstreckenden Verbindungslaschen, sowie mit einstellbaren, mechanischen Befestigungsvorrichtungen, die in den Verbindungslaschen und den Schienenstegen vorgesehene Bohrungen durchsetzen, dadurch gekennzeichnet, dass jede Verbindungslasche (3) mindestens an ihren an den seitlichen Profilflächen (2) der Schiene (1) anliegenden Flächen mit im wesentlichen vertikal verlaufenden, einstückig angeformten Rippen (9) versehen ist,

2. Schienenstossverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die an den seitlichen Profilflächen (2) der Schiene (1) anliegenden Flächen der Rippen (9) als Keilflächen (18) ausgebildet sind, die in Längsrichtung der Verbindungslaschen (3) geneigt sind, (Fig. 7, 8).

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PATENTANSPRÜCHE

3. Schienenstossverbindung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Keilflächen (18) der Rippen (9)

in Bezug zum Schienenstoss spiegelsymmetrisch angeordnet sind (Fig. 6).

4. Schienenstossverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff ein Polylaurin-Lactam ist.

5. Schienenstossverbindung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in den Kunstoff abriebfeste Hartmetallkörner suspensionsartig verteilt sind, deren Härte grösser ist als die Härte der Schienen (1).

6. Schienenstossverbindung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die an den seitlichen Profilflächen (2) der Schiene (1) anliegenden Keilflächen (18) wulstbildend verformbar sind, um beim Anziehen der mechanischen Befestigungsvorrichtung in den Spalt zwischen Keilfläche (18) und der seitlichen Profilfläche (2) einzudringen.