DE102010009023A1 - Cohesive connection of rails and method for their production - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine stoffschlüssige Verbindung von Schienen (1, 2), welche dadurch gekennzeichnet ist, dass die Verbindung einen Klebstoff (5) umfasst welcher elektrisch leitfähige Partikel enthält, wobei die Schienenenden (3, 4) planparallele, supplementär abgewinkelte Endflächen aufweisen, sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung.The invention relates to a cohesive connection of rails (1, 2), which is characterized in that the connection comprises an adhesive (5) which contains electrically conductive particles, the rail ends (3, 4) having plane-parallel, additionally angled end faces, and a process for their manufacture.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine stoffschlüssige Verbindung von Schienen, insbesondere Eisenbahnschienen und ein Verfahren zu ihrer Herstellung.The present invention relates to a cohesive connection of rails, in particular railroad rails and a method for their preparation.

Bahnschienen werden entweder als 120-m-Abschnitte gefertigt oder bereits bei der Produktion im Werk zu Langschienen verschweißt (häufig jeweils vier Teilstücke von jeweils 30 m). Üblich ist es jedoch, Walzlängen von jeweils 60 Meter zu verschweißen. International möglich sind mittlerweile 120 Meter Walzlänge und bis zu 500 Meter lange verschweißte Schienen.Railway tracks are either manufactured as 120 m sections or welded to long rails during production at the factory (often four sections of 30 m each). However, it is customary to weld lengths of 60 meters each. Internationally possible are now 120 meters rolling length and up to 500 meters long welded rails.

Weitere Schweißungen bis hin zu 360 Meter langen Stücken sind möglich. Die Langschienenlogistik erfordert lange Spezialwagengespanne sowie mehrere parallel arbeitende Krane und ist damit anspruchsvoller als die für Kurzschienen, spart jedoch teure Schweißarbeiten im Baugleis.Further welds up to 360 meters long pieces are possible. Long rail logistics require long special wagons and several cranes working in parallel, which makes them more demanding than short rails, but saves expensive welding work in the track.

Aus DE 973 414 B ist ein Verfahren und eine Einrichtung zum Widerstands-Stumpf-Schweißen, insbesondere zum Abbrennstumpf-Schweißen von Werkstücken aus Gusseisen bekannt.Out DE 973 414 B For example, there is known a method and apparatus for resistance butt welding, in particular, for flash butt welding of cast iron workpieces.

Bei der stationären Abbrennstumpf-Schweißung werden die Schienenenden in der Schweißmaschine positioniert, aneinandergedrückt und ein elektrischer Strom von mehreren Kilo-Ampère über die Berührflächen geschickt. Dabei werden die Enden bis zur Weißglut erwärmt und die Schienen anschließend durch einen Stauchschlag verschweißt. In Schweißwerken können so Schienenstränge von bis zu 800 m Länge hergestellt werden, die dann auf die Baustelle geliefert werden.In stationary flash butt welding, the rail ends are positioned in the welding machine, pressed together and an electric current of several kilo-amperes is sent across the contact surfaces. The ends are heated to white heat and the rails are then welded by a compression blow. In welding works, rail tracks of up to 800 m in length can be produced, which are then delivered to the construction site.

Des Verfahren der mobilen Abbrennstumpfschweißung wird seit Beginn der Siebziger Jahre für das Schweißen auf der Baustelle verwendet. Es werden gleisgebundene oder Zweiwege-Fahrzeuge eingesetzt. Zusammen mit der „Just-in-Time-Lieferung” von ultralangen Schienen kann der Fahrweg schnell und kostengünstig hergestellt werden, wenn mehr als 40 Schweißungen in einem Stück gemacht werden sollen. Ein weiterer Vorteil liegt in der metallurgischen Qualität der Schweißung, da hier keine Zusatzstoffe verwendet werden.The method of mobile flash butt welding has been used since the beginning of the seventies for on-site welding. Track-based or two-way vehicles are used. Together with the "just-in-time delivery" of ultra-long rails, the track can be made quickly and cheaply if more than 40 welds are to be made in one piece. Another advantage lies in the metallurgical quality of the weld, since no additives are used here.

Gemäß DE 196 372 83 A1 ist ein Verfahren zum aluminothermischen Zwischengussschweißen von Schienen mit Auflegierung des Stahlgusses im Schienenkopfbereich bekannt. Hierbei werden die im Schweißwerk oder mit der mobilen Maschine hergestellten Schienenbänder auf der Baustelle nach einem seit mehr als 80 Jahren etablierten Verfahren zum lückenlosen Gleis verschweißt. Um die beiden Schienenenden wird zuerst eine Gießform befestigt. Durch die chemische Reaktion von Eisenoxid mit Aluminium-Pulver wird in einem Tiegel schmelzflüssiger Thermitstahl hergestellt, der dann in die Gießform abgegossen wird und die Schienen so miteinander verschweißt. Die Thermitportion wird mit verschiedenen Legierungselementen versehen, damit die Eigenschaften des Stoßes den heutigen qualitativen Anforderungen gerecht werden. Der Vorteil des Verfahrens liegt in der hohen Flexibilität, da die benötigte Ausrüstung schnell zum nächsten Einsatzort gebracht werden kann.According to DE 196 372 83 A1 a method for aluminothermic inter-cast welding of rails with alloying of cast steel in the rail head area is known. Here, the rail conveyors produced in the welding shop or with the mobile machine are welded on the construction site according to a procedure that has been established for more than 80 years to form a gap-free track. To the two rail ends, a mold is first attached. The chemical reaction of iron oxide with aluminum powder produces molten thermite steel in a crucible, which is then poured into the casting mold, thus welding the rails together. The thermite portion is provided with various alloying elements so that the properties of the joint meet today's qualitative requirements. The advantage of the method lies in the high flexibility, since the required equipment can be brought quickly to the next site.

Aus DE 924 650 B ist ein Verfahren zur elektrischen Lichtbogenschweißung bekannt. Es wird zum Verschweißen von Schienen und auch als Auftragsschweißung angewendet. Der hauptsächliche Einsatz ist im Nah- und Stadtverkehr, wo besonderes Augenmerk auf die Möglichkeit der schweißtechnischen Reprofilierung von Rillenschienen gelegt werden muss. Die ausgefahrenen Bereiche von Fahr- und Leitkopf werden durch eine Unter-Pulver-Schweißung gefüllt und anschließend der Schienenkopf auf ein Neu- oder Verschleißprofil geschliffen.Out DE 924 650 B a method for electric arc welding is known. It is used for welding rails and also as build-up welding. The main use is in local and city traffic, where special attention must be paid to the possibility of welding reprofiling of grooved rails. The extended areas of travel and head are filled by a sub-powder weld and then the rail head ground to a new or wear profile.

Ein weiteres, in Europa noch nicht etabliertes Verfahren ist die Gas-Press-Schweißung, die seit Jahren in Japan und anderen Fernost-Ländern anstelle der mobilen Abbrennstumpf-Schweißung mit Erfolg eingesetzt wird. Sie unterscheidet sich von der Abbrennstumpf-Schweißung dahingehend, dass die Erwärmung der Schienenenden mit einem Gasbrenner erfolgt. Die erforderlichen Geräte sind wesentlich kleiner und flexibler als die mobilen Abbrennstumpf-Schweißmaschinen, die Einfachheit der aluminothermischen Schweißung wird allerdings nicht erreicht.Another process not yet established in Europe is gas-press welding, which has been used successfully for years in Japan and other Far East countries instead of mobile flash butt welding. It differs from the flash butt welding in that the heating of the rail ends takes place with a gas burner. The equipment required is much smaller and more flexible than the mobile flash butt welding machines, but the simplicity of aluminothermic welding is not achieved.

Alle diese Schweißverfahren, die auf der Baustelle zur Anwendung kommen, erfordern einen hohen apparativen Aufwand. Ferner sind die Arbeiten im Gleis zeitintensiv. Dies führt zu längeren Ausfallzeiten und Sperrungen von Streckenabschnitten, was prinzipiell unerwünscht ist. Zudem ist der Energiebedarf hoch und es müssen enge Temperaturbereiche bei der Verarbeitung eingehalten werden, um Verspannungen im Stahl zu vermeiden.All of these welding methods, which are used on the construction site, require a lot of equipment. Furthermore, the work on the track is time-consuming. This leads to longer downtime and blockages of sections, which is undesirable in principle. In addition, the energy demand is high and it must be kept tight temperature ranges during processing to avoid tension in the steel.

Im Eisenbahnwesen sind Klebetechniken bekannt, so zum Beispiel der nach wie vor nötige Isolierstoß von geschweißten Schienen. Die induktive Zugsicherung/Gleisstromkreise verlangt an einigen Stellen eine Unterbrechung der elektrischen Leitfähigkeit im Schienensystem durch geschraubte Laschenverbindungen. Die Laschen aus Stahl werden mit nichtleitendem Klebstoff zusätzlich zu den Schrauben befestigt. Der Klebstoff selbst ist nicht elektrisch leitfähig, so dass die Klebung gleichzeitig einen Isolierstoß von typischerweise 4 mm darstellt, eine Unterbrechung der elektrischen Leitfähigkeit im Schienensystem.Adhesive techniques are known in the railway industry, such as the still necessary Isolierstoß of welded rails. The inductive train protection / track circuits requires in some places an interruption of the electrical conductivity in the rail system by bolted tab connections. The steel tabs are secured with non-conductive adhesive in addition to the screws. The adhesive itself is not electrically conductive, so that the bond simultaneously represents an insulating joint of typically 4 mm, an interruption of the electrical conductivity in the rail system.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine stoffschlüssige Verbindung von Schienen sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung bereitzustellen, welche energie- und zeitsparend und damit kostengünstig ist. The invention is based on the problem to provide a cohesive connection of rails and a method for their production, which is energy-saving and time-saving and therefore cost.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben. Die stoffschlüssige Verbindung der Schienenenden, die planparallele, supplementär abgewinkelte Endflächen aufweisen, wird mittels eines Klebstoffes realisiert, der elektrisch leitfähige Partikel enthalten kann und dank der Zykluszeit zur Herstellung, seiner gewichtsspezifischen Festigkeits- und Steifigkeitswerte Anwendungsgebiete erschließt, die bisher den traditionellen Verfahren vorbehalten waren.This problem is solved by the features of claim 1. Further embodiments are described in the subclaims. The cohesive connection of the rail ends, which have plane-parallel, supplementarily angled end surfaces, is realized by means of an adhesive, which may contain electrically conductive particles and thanks to the cycle time for the production, its weight-specific strength and stiffness values opens up areas of application that were previously reserved for traditional methods.

Der Schnittwinkel der ersten planparallelen den Schienenstoß bildenden Endfläche hat Werte von 90 bis 160 Grad und ergänzt sich zusammen mit dem Schnittwinkel der zweiten Schienenendfläche zu 180 Grad. Der Zwischenraum zwischen den Endflächen der Schienenenden beträgt vorzugsweise 1 bis 2 mm. Er ist vollständig und gleichmäßig mit Klebstoff verfüllt oder alternativ mittels eines elektrisch leitfähigen Kerns, der beide Schienenenden berührt und Klebstoff ausgefüllt. Vorzugsweise ist zusätzlich auf die Außenseite der Schienenstege im Bereich des Schienenstoßes Klebstoff in Form einer länglichen, vertikal verlaufenden Verdickung aufgebracht. Der Klebstoff ist ein Polyadditionsklebstoff, vorzugsweise ein 2-komponentiger Epoxydharzklebstoff oder Polyurethan-klebstoff und ist selbst nicht elektrisch leitfähig. Er weist 1% bis 10% (Vol.-%) an gleichmäßig verteilten Partikeln aus einem elektrisch leitfähigen Material oder Partikel, die im Kern nicht leitfähige Trägerbausteine auf, welche mit dem elektrisch leitfähigen Material umschlossen sind, wobei das Material vorzugsweise Silber, Eisen oder Nickel ist. Die Klebeverbindung ist elektrisch leitend ausgeführt, da moderne Zugsicherungssysteme die Schiene zur Signalübertragung nutzen. Dies erfordert Beimengungen von Metallpulvern oder -flocken wie Silber, Nickel, Kupfer und versilbertes Nickel, wobei die silberhaltigen Formulierungen die höchsten Leitfähigkeiten aufweisen. Sollten Metallzugaben unerwünscht sein, kommen Formulierungen zum Einsatz, die Graphit enthalten. Allgemein gilt, dass mit höherem Füllgrad die Leitfähigkeit ansteigt. Ist die elektrische Leitfähigkeit unerwünscht, besteht auch die Möglichkeit die Leitfähigkeit mittels eines Überbrückungskabels herzustellen.The intersection angle of the first plane-parallel end face forming the rail joint has values of 90 to 160 degrees and, together with the intersection angle of the second rail end face, complements 180 degrees. The space between the end surfaces of the rail ends is preferably 1 to 2 mm. It is completely and evenly filled with adhesive or, alternatively, by means of an electrically conductive core that contacts both ends of the rail and filled with adhesive. Preferably, in addition to the outside of the rail webs in the region of the rail joint adhesive is applied in the form of an elongated, vertically extending thickening. The adhesive is a polyaddition adhesive, preferably a 2-part epoxy resin adhesive or polyurethane adhesive, and is not itself electrically conductive. It has 1% to 10% (vol .-%) of uniformly distributed particles of an electrically conductive material or particles, the core in the non-conductive carrier blocks, which are enclosed with the electrically conductive material, wherein the material is preferably silver, iron or Nickel is. The adhesive connection is electrically conductive, since modern train protection systems use the rail for signal transmission. This requires admixtures of metal powders or flakes such as silver, nickel, copper and silver-plated nickel, with the silver-containing formulations having the highest conductivities. Should metal additions be undesirable, formulations containing graphite are used. As a general rule, the conductivity increases with higher fill levels. If the electrical conductivity is undesirable, it is also possible to produce the conductivity by means of a bridging cable.

Die Klebeverbindung weist eine dynamische Viskosität von mindestens 220 Ns/m², vorzugsweise 240 bis 890 Ns/m² auf. Die vollständige Aushärtung erfolgt bei Umgebungs-/Schienentemperatur, vorzugsweise zwischen 5 und 30 Grad Celsius. Zur Verbesserung der Klebungsqualität werden die Schienenenden zur Vergrößerung der Klebefläche durch Oberflächenerodierung bereits bei der Produktion oder durch den Schienentrennschnitt der auf der Baustelle durchgeführt wird, sowie durch manuelles Bürsten und Reinigen, zum Beispiel mit Aceton, vor Ort im Gleis bearbeitet.The adhesive bond has a dynamic viscosity of at least 220 Ns / m ² , preferably 240 to 890 Ns / m ² . The complete curing takes place at ambient / rail temperature, preferably between 5 and 30 degrees Celsius. To improve the quality of bonding, the rail ends to increase the adhesive surface by surface erosion is already carried out during production or by the rail cutting cut on the site, as well as by manual brushing and cleaning, for example, with acetone, worked on site in the track.

Bei Reparaturarbeiten ist der Einsatz von „Plastik-Stahl in Form von so genannten Repair-Sticks z. B. der Firma Weicon vorteilhaft. Das knetmassenartige Produkt auf Epoxydharzbasis liegt in kleinen Mengen von 57 g vor, ist einfach zu verarbeiten, härtet innerhalb weniger Minuten aus, ist temperaturbeständig im Bereich von –35 bis 120 Grad und unempfindlich gegen äußere Einflüsse wie Feuchtigkeit.When repairing the use of "plastic steel in the form of so-called repair sticks z. B. the company Weicon advantageous. The epoxy resin-based product is available in small quantities of 57 g, is easy to process, cures within a few minutes, is temperature-resistant in the range of -35 to 120 degrees and insensitive to external influences such as moisture.

Während das Verschweißen von Eisenbahnschienenteilstücken zu langen Schienenabschnitten eine altbewährte Methode ist, bietet das Verkleben von Schienenstücken verschiedene Vorteile, die es zu einer interessanten Alternative machen. Diese Vorteile bestehen in der erheblichen Zeitersparnis bei der Montage, dadurch bedingt deutlich niedrigeren Kosten, so wie einer besseren Energiebilanz.While the welding of railway track sections to long track sections is a tried and tested method, the bonding of rail sections offers various advantages that make it an interesting alternative. These advantages consist in the considerable time savings during assembly, thereby significantly lower costs, such as a better energy balance.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die zugehörige 1 zeigt den schrägen Schienenstoß.The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment. The associated 1 shows the oblique rail joint.

Der Schienenstoß und der Zwischenraum zwischen den beiden Schienenenden ist mit Klebstoff verfüllt. Elektrische Lichtbogenschweißungen, die zum Beispiel bei Doppelkreuzungsweichen (r = 500) durch enges Zusammenliegen der Backenschiene/Herzstück notwendig werden und ein schwieriges Ausrichten bedingen, können durch Klebung ersetzt werden und durch weniger Platz- und Zeitbedarf vereinfacht werden, auch die Zwischenräume zwischen den Schienenenden können kleiner ausfallen.The rail joint and the space between the two rail ends is filled with adhesive. Electric arc welding, for example, in double crossovers (r = 500) by close together of the back rail / core necessary and difficult alignment can be replaced by gluing and be simplified by less space and time, including the spaces between the rail ends smaller.

Verklebungen sind auch als ad hoc Maßnahmen nach Schienenbrüchen vorteilhaft und können in größeren Temperaturbereichen stattfinden als bei Schweißungen. Die ca. alle 60 cm stattfindende Fixierung der Schiene durch die auf der Schwelle befindlichen Schienenfixierungen ermöglicht in Verbindung mit der Klebung eine große Aufnahme von Zugkräften.Bonding is also advantageous as ad hoc measures after rail breaks and can take place in larger temperature ranges than in welds. The approximately every 60 cm held fixation of the rail through the rail fixations located on the threshold allows in connection with the gluing a large absorption of tensile forces.

Bei der Bearbeitung der Schienenenden kommt ein geeignetes Sägeverfahren oder Plasmabrennverfahren zum Einsatz bzw. wird mittels Oberflächenerodierung die Klebefläche vergrößert. Dies ist besonders vorteilhaft, da die Klebung außer vertikalen Kräften auch erhebliche Kräfte in Schienenlängs- und querrichtung aus dem lückenlosen Gleis aufnehmen muss.When machining the rail ends, a suitable sawing process or plasma combustion process is used or the adhesive surface is increased by means of surface erosion. This is particularly advantageous because the bond has to absorb not only vertical forces but also considerable forces in the longitudinal and transversal direction of the rail from the gapless track.

Zur erfindungsgemäßen Verbindung von Stahlfügeteilen, bei denen hohe mechanische und dynamische Beanspruchungen eine Rolle spielt, sind besonders chemisch aushärtende Klebstoffe, so genannte Reaktionsklebstoffe als Zweikomponenten-Klebstoffe, geeignet. Zu dieser Gattung zählen Epoxidharz- sowie Polyurethan-Klebstoffe. Beide Klebstoffsysteme sind den Polyaddition-Klebstoffen zuzuordnen, sind kalt erhärtend und lösungsmittelfrei sowie bei Umgebungstemperatur ohne ergänzende Wärmezufuhr zu verarbeiten. Sie zeichnen sich durch gute Feuchtigkeits- und Witterungsbeständigkeit aus und weisen nach der Härtung eine zähharte Konsistenz, beim Einbringen vorzugsweise eine zähflüssige Konsistenz auf. Epoxydharzklebstoffe sind Zweikomponentenklebstoffe, bestehend aus Härter und Bindemittel, die bei Gebrauch in einem bestimmten Verhältnis gemischt werden. 1- oder 2-komponentige Polyurethanklebstoffe härten durch Polykondensation oder Polyaddition aus. Die Einkomponenten-Polyurethanklebstoffe härten unter Zugabe von Luftfeuchtigkeit und/oder Wärme aus. Es besteht die Möglichkeit, beide Aushärtemechanismen zu verbinden, so dass eine erste Gebrauchsfestigkeit durch die Luftfeuchtigkeitshärtung, die Endfestigkeit der Verklebung aber erst unter dosierter Wärmeinwirkung eintritt. Die Aushärtezeit liegt im Bereich von maximal 24 Stunden bei einer Umgebungstemperatur von 20 Grad Celsius. For the inventive joining of steel joining parts, in which high mechanical and dynamic stresses play a role, particularly chemically curing adhesives, so-called reaction adhesives are suitable as two-component adhesives. This type includes epoxy and polyurethane adhesives. Both adhesive systems are to be assigned to the polyaddition adhesives, are cold hardening and solvent-free and process at ambient temperature without additional heat. They are characterized by good resistance to moisture and weathering and have a tough consistency after curing, preferably a viscous consistency when introduced. Epoxy resin adhesives are two-component adhesives consisting of hardener and binder that are mixed in use in a particular ratio. 1- or 2-component polyurethane adhesives cure by polycondensation or polyaddition. The one-component polyurethane adhesives cure with the addition of atmospheric moisture and / or heat. It is possible to connect both Aushärtemechanismen, so that a first use resistance by the Luftfeuchtigkeitshärtung, the final strength of the bond but only under metered heat effect occurs. The curing time is within a maximum of 24 hours at an ambient temperature of 20 degrees Celsius.

Nach der Erfindung werden die leitfähigen Partikel vorzugsweise schon im Vorfeld einer der beiden Klebstoffkomponenten beigemengt. Das Einbringen ist jedoch auch vor Ort möglich.According to the invention, the conductive particles are preferably added in advance of one of the two adhesive components. The introduction is also possible on site.

Unabhängig vom verwendeten Klebstoff ist ein kontrollierter Fertigungsprozeß von großer Wichtigkeit: Besondere Bedeutung kommt hierbei der Vorbereitung der Fügeteile zu. Die zu verklebenden Schienenenden werden durch Bürsten und Entfetten mit Aceton gereinigt sowie die vorbereitende Oberflächenbehandlung der zu verklebenden Teile durch Strahlprozesse, vorzugsweise Oberflächenerodierung durchgeführt. Die Handhabung und Vorbereitung der Klebstoffe, das Auftragen der Klebstoffe, das Fixieren der Fügeteile, das Aushärten der Klebeschicht und die abschließende Kontrolle der Klebeverbindung erfolgen unter genau definierten und kontrollierten Bedingungen. Vorbereitend zur Klebung werden die Schienenstücke durch seitliches Keilen und Platteln von unten exakt positioniert. Zum Aufbringen des Klebstoffes kommt eine Klebepistole, bzw. ein Rahmen, der um die Schienenenden gelegt wird, zum Einsatz. Der Klebstoff kann somit eingepresst werden bzw. selbstständig einlaufen bzw. eingelegt/dazwischengefügt werden. Ergänzend kann beim Einbringen des Klebstoffes auf einer Schwelle durch

• • Hochwinden der Schiene,
• • Einlegen eines die Schiene umfassenden Rahmens, vorzugsweise aus Kunststoff oder Metall (der mit seitlichen Abklappvorrichtungen versehen ist (um nach Verklebung die Rahmenseiten wieder von der Schiene entfernen zu können und der unter dem Schienenfuß hindurch verläuft),
• • Herunterlassen der Schienen
• • und einer Zwingen- oder sonstigen temporären Verbindung fixiert wird

der Kleber positioniert bzw. eingebracht werden. Die Materialstärke des Rahmens unter dem Schienenfuß ist vorzugsweise kleiner 2 mm, kann aber auch als Zwischenlage ausgeführt werden und dauerhaft unter dem Schienenfuß verbleiben. Durch eine Trennschicht (geeignete Trennmittel, Folien oder Flüssigkeiten) ist ein späterer Austausch der Zwischenlage bei Verschleiß möglich. Auch die Ausführung des unteren Teils des Rahmens als Zwischenlage bzw. in Folienform ist vorstellbar. Zur Positionierung des Rahmens kann der Rahmenboden auch mit einer Art Dorn ausgeführt werden, der sich zwischen die Schienen fügt. Durch die Verklebemöglichkeit auf der Schwelle stellt sich ein Rationalisierungseffekt ein, da die Schienenverbünde nicht mehr zwangsweise über Schwellenfächern ausgeführt werden müssen, wodurch örtliche Anpassungstrennschnitte mit entsprechenden Abfällen in Form von Schienenkurzenden entfallen können.Regardless of the adhesive used, a controlled manufacturing process is of great importance: special importance is attached to the preparation of the parts to be joined. The rail ends to be bonded are cleaned by brushing and degreasing with acetone and the preparatory surface treatment of the parts to be bonded is carried out by jet processes, preferably surface erosion. The handling and preparation of the adhesives, the application of the adhesives, the fixing of the adherends, the curing of the adhesive layer and the final inspection of the adhesive bond are carried out under well-defined and controlled conditions. Preparing for bonding, the rail sections are precisely positioned by lateral wedging and plating from below. To apply the adhesive comes a glue gun, or a frame that is placed around the rail ends used. The adhesive can thus be pressed or run independently or inserted / interposed. In addition, when introducing the adhesive on a threshold

• • hoisting the rail,
• Inserting a frame comprising the rail, preferably made of plastic or metal (which is provided with lateral folding devices (in order to be able to remove the frame sides from the rail after gluing and runs underneath the rail foot),
• • Lower the rails
• • and a force or other temporary connection is fixed

the adhesive is positioned or introduced. The material thickness of the frame under the rail is preferably less than 2 mm, but can also be designed as an intermediate layer and remain permanently under the rail. Through a separating layer (suitable release agents, films or liquids) a later replacement of the intermediate layer is possible during wear. The embodiment of the lower part of the frame as an intermediate layer or in foil form is conceivable. To position the frame, the frame bottom can also be made with a kind of mandrel that fits between the rails. The possibility of gluing on the threshold results in a rationalization effect, since the rail networks no longer necessarily have to be carried out via threshold compartments, as a result of which it is possible to eliminate local adaptation cutouts with corresponding waste in the form of rail shortenings.

Alternativ kommt ein Verfahren zum Einsatz, bei dem die Klebemasse in Form eines Plättchens ähnlich einer Zwischenlageplatte in fester Form eingebracht und dann elektrisch erwärmt wird (elektrischer Faden in der Masse). Nach erfolgter Verflüssigung härtet der Klebstoff dann vollständig aus. Alternativ erfolgt das Einbringen des Klebstoffes durch Auflegen einer Lehre (vorzugsweise 1 m) auf die Schienenoberseite, die die Klebemasse als darunter angebrachtes Päckchen an der vorgesehenen Stelle positioniert. Zur genauen Dosierung der benötigten Klebstoffmenge kommen vorzugsweise werksseitig vorkonfektionierte Portionen des niedrig- bis mittelviskosen Klebstoffes beim Einlegen der Klebemasse als „Plättchen” bzw. bei Flüssigeinbringung (vorzugsweise zäh, um das Verfließen zu minimieren) zum Einsatz.Alternatively, a method is used in which the adhesive is introduced in the form of a small plate similar to an intermediate layer plate in solid form and then electrically heated (electric thread in the mass). After liquefaction, the adhesive then hardens completely. Alternatively, the adhesive is introduced by placing a gauge (preferably 1 m) on the upper side of the rail, which position the adhesive as a packet attached underneath at the intended location. For accurate metering of the required amount of adhesive are preferably factory pre-made portions of the low to medium viscosity adhesive when inserting the adhesive as a "platelet" or liquid introduction (preferably tough to minimize the flow) used.

Viele Klebstoffe erfordern ein Anpressen der anzufügenden Schiene an das Gegenstück unter definiertem Druck, gefolgt von einer anschliessenden Fixierung während der Aushärtungszeit. Hierzu werden mittels einer Bohrschablone Löcher gebohrt, die eine spätere Verschraubung ermöglichen oder mittels bekannter Schienenzugvorrichtungen fixiert wird. Es wird ein Schienentrennschnitt auf der Baustelle oder werksseitig z. B. ein 30 Grad Schnitt vornehmlich in Hauptfahrrichtung, der ein ”sanftes Überfahren des Schienenstoßes” ermöglicht, oder alternativ ein 90 Grad Schnitt durchgeführt. Durch die Verwendung eines Kleberahmens kann die Verklebung so ausgeführt werden, dass es im Fußbereich der Schiene keinen, bisher nicht zu vermeidenden Schweißwulst gibt. Dies ermöglicht ein Verkleben auf dem Schwellenauflager, was eine Entlastung der Schienenverbundstelle durch Biegekräfte zur Folge hat. Dieses kann gleichzeitig ein zusätzliches Sicherheitsmerkmal darstellen, da im Fall eines Schienenbruchs an der Schienenverbundstelle ein Absetzen der Schiene ins Schwellenfach verhindert wird. Auch bietet es sich an, dieses Verfahren bei mit Doppelauflagern versehenen Schwellentypen, so zum Beispiel in der Gabel der Y-Stahlschwelle, zu verwenden. Nach dem Einbringen des Klebstoffes werden die beiden Schienenstücke durch temporäres oder dauerhaftes Verschrauben oder mittels einer sonstigen, z. B. hydraulischen, temporären Verbindung (ähnlich einer Schienenverzugseinheit) miteinander fixiert. Nach dem vollständigen Aushärten des Klebstoffes wird mittels Abschleifen oder Abscheren die Schienenlauffläche bearbeitet. Bei 30 Grad Winkelschnitten sind größere Trennjägerscheiben (Kaltschnitte) als bisher nötig. Dafür benötigt die Klebung weniger exakte Schnitte, da eine gewisse Auffransung durch eine vergrößerte Klebeoberfläche vorteilhaft sein kann.Many adhesives require pressing the splint to be joined to the counterpart under a defined pressure, followed by subsequent fixation during the cure time. For this purpose, holes are drilled by means of a drilling template, which allow a subsequent screwing or fixed by means of known rail train devices. It will be a rail cut on the site or factory z. B. a 30 degree cut primarily in the main direction of travel, which allows a "gentle crossing of the rail joint", or alternatively a 90 degree cut is made. By using an adhesive frame, the bonding can be carried out in such a way that there is no, so far unavoidable, welding bead in the foot region of the rail. This allows a gluing on the threshold support, which has a relief of the rail joint by bending forces result. This can simultaneously represent an additional security feature, since in the event of a rail break at the rail composite point settling of the rail is prevented in the threshold compartment. It also makes sense to use this method in double-bearing provided with threshold types, such as in the fork of the Y-steel sleeper. After the introduction of the adhesive, the two rail pieces by temporary or permanent screwing or by means of another, eg. B. hydraulic, temporary connection (similar to a rail delay unit) fixed together. After complete curing of the adhesive is processed by grinding or shearing the rail running surface. At 30 degree angle cuts larger Trennjägerscheiben (cold cuts) than previously necessary. For this, the gluing requires less exact cuts, as a certain fringing by an enlarged adhesive surface may be advantageous.

Da Klebeverbindungen beim Verkleben von Eisenbahnschienen auf lange Sicht von Umwelteinflüssen unbeeinflusst bleiben müssen, sind folgende Faktoren bei der Wahl des Klebstoffs zu berücksichtigen: Unempfindlichkeit gegen Temperaturschwankungen (Sommer, Winter), hohe Luftfeuchtigkeit, Kontakt mit Umgebungsmedien (Wasser, Lösungsmittel, Luft, saurer Regen) sowie UV-Bestrahlung und starke Vibrationen.Since adhesive joints in the long-term bonding of railway rails must remain unaffected by environmental influences, the following factors must be considered when choosing the adhesive: Resistance to temperature fluctuations (summer, winter), high humidity, contact with surrounding media (water, solvents, air, acid rain ) as well as UV radiation and strong vibrations.

Erfindungsgemäß ermöglicht das Verkleben, insbesondere im Weichenbereich bei Notwendigkeit von mehreren Schweißungen in nächster Nähe eine platzsparende Arbeitsweise, was eine enorme Zeitersparnis und eine deutliche Erleichterung des Ausrichtens der Schiene mit sich bringt. Durch das Nichtauftreten von Temperaturspitzen, können auch Weichenherzstücke aus Mangan eingesetzt und mit Stahlschienen bzw. anderen Sorten verklebt werden.According to the invention allows the bonding, especially in the switch area in need of multiple welds in close proximity, a space-saving operation, which brings an enormous time savings and a significant facilitation of the alignment of the rail with it. Due to the non-occurrence of temperature peaks, switch frogs made of manganese can also be used and glued to steel rails or other types.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

• DE 973414 B [0004] DE 973414 B [0004]
• DE 19637283 A1 [0007] DE 19637283 A1 [0007]
• DE 924650 B [0008] DE 924650 B [0008]

Claims (19)

Stoffschlüssige Verbindung von zwei Schienen (1, 2), dadurch gekennzeichnet, dass die Schienenenden (3, 4) planparallele, supplementär abgewinkelte Endflächen besitzen und die Verbindung einen Klebstoff (5) aufweist.Cohesive connection of two rails ( 1 . 2 ), characterized in that the rail ends ( 3 . 4 ) have plane-parallel, supplementary angled end faces and the compound has an adhesive ( 5 ) having. Stoffschlüssige Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch den Klebstoff (5) ein Isolierstoß gebildet ist.Cohesive connection according to claim 1, characterized in that by the adhesive ( 5 ) an insulating joint is formed. Stoffschlüssige Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebstoff elektrisch leitfähige Partikel enthält.Cohesive connection according to claim 1, characterized in that the adhesive contains electrically conductive particles. Stoffschlüssige Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mittels Überbrückung die elektrische leitfähigkeit hergestellt ist.Cohesive connection according to claim 1, characterized in that by means of bridging the electrical conductivity is established. Stoffschlüssige Verbindung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schienenenden (3, 4) einen Zwischenraum zwischen den Endflächen von vorzugsweise 1 bis 2 mm aufweisen.Cohesive connection according to claims 1 to 4, characterized in that the rail ends ( 3 . 4 ) have a clearance between the end surfaces of preferably 1 to 2 mm. Stoffschlüssige Verbindung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenraum zwischen den Schienenendflächen vollständig und gleichmäßig mit Klebstoff (5) verfüllt ist.Bonded connection according to claim 5, characterized in that the gap between the rail end surfaces completely and evenly with adhesive ( 5 ) is filled. Stoffschlüssige Verbindung nach Anspruch 1, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein elektrisch leitfähiger Kern, der beide Schienenendflächen berührt und Klebstoff (5) den Zwischenraum ausfüllen.A cohesive connection according to claim 1, 4 and 5, characterized in that an electrically conductive core which contacts both rail end surfaces and adhesive ( 5 ) fill the gap. Stoffschlüssige Verbindung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Außenseite der Schienenstege im Bereich des Schienenstoßes Klebstoff (5) in Form einer länglichen vertikal verlaufenden Verdickung aufgebracht ist.Cohesive connection according to one of the preceding claims, characterized in that on the outside of the rail webs in the region of the rail joint adhesive ( 5 ) is applied in the form of an elongated vertically extending thickening. Stoffschlüssige Verbindung nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebstoff (5) ein Polyadditionsklebstoff ist.Cohesive connection according to claims 1 to 8, characterized in that the adhesive ( 5 ) is a polyaddition adhesive. Stoffschlüssige Verbindung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebstoff (5) ein 2-komponentiger Epoxydharzklebstoff oder Polyurethanklebstoff ist.Cohesive connection according to claim 9, characterized in that the adhesive ( 5 ) is a 2-part epoxy resin adhesive or polyurethane adhesive. Stoffschlüssige Verbindung nach den Ansprüchen 1, 3, 5, 6, 9 und 10 dadurch gekennzeichnet, dass der Klebstoff (5) 1% bis 10% (Vol.-%) an gleichmäßig verteilten Partikeln aus einem elektrisch leitfähigen Material aufweist oder die Partikel im Kern nicht leitfähige Trägerbausteine enthalten, welche mit dem elektrisch leitfähigen Material umschlossen sind.Cohesive connection according to claims 1, 3, 5, 6, 9 and 10, characterized in that the adhesive ( 5 ) 1% to 10% (vol .-%) of uniformly distributed particles of an electrically conductive material or the particles in the core contain non-conductive carrier blocks, which are enclosed with the electrically conductive material. Stoffschlüssige Verbindung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das leitfähige Material Silber, Eisen oder Nickel ist.Bonded connection according to claim 11, characterized in that the conductive material is silver, iron or nickel. Stoffschlüssige Verbindung nach den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebeverbindung eine dynamische Viskosität von mindestens 220 Ns/m² aufweist.Cohesive connection according to claims 1 to 12, characterized in that the adhesive connection has a dynamic viscosity of at least 220 Ns / m ² . Stoffschlüssige Verbindung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die dynamische Viskosität der Klebeverbindung im Bereich von 240 bis 890 Ns/m² liegt.Cohesive connection according to claim 13, characterized in that the dynamic viscosity of the adhesive bond in the range of 240 to 890 Ns / m ² . Stoffschlüssige Verbindung nach den Ansprüchen 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Schnittwinkel (α) der einen planparallelen den Schienenstoß bildenden Endfläche Werte von 90 bis 160 Grad hat und sich mit dem Schnittwinkel (α') der anderen Endfläche zu 180 Grad ergänzt.Cohesive connection according to Claims 1 to 14, characterized in that the intersection angle (α) of a plane-parallel end face forming the rail joint has values of 90 to 160 degrees and complements the intersecting angle (α ') of the other end face to 180 degrees. Stoffschlüssige Verbindung nach den Ansprüchen 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Schiene (1, 2) durch ein Säge- oder Plasmaverfahren bearbeitet oder die Schienenenden (3, 4) durch Oberflächenerodierung zur Vergrößerung der Klebefläche bearbeitet sind.Cohesive connection according to claims 1 to 15, characterized in that the rail ( 1 . 2 ) by a sawing or plasma process or the rail ends ( 3 . 4 ) are processed by Oberflächenerodierung to increase the adhesive surface. Stoffschlüssige Verbindung nach den einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebstoff (5) in Form eines Plättchens ähnlich einer Zwischenlageplatte in fester Form eingebracht, dann elektrisch erwärmt wird und nach erfolgter Verflüssigung vollständig aushärtet.Cohesive connection according to one of the preceding claims, characterized in that the adhesive ( 5 ) is introduced in the form of a small plate similar to an intermediate layer plate in solid form, then electrically heated and fully cured after liquefaction. Stoffschlüssige Verbindung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einbringen des Klebstoffes (5) durch Auflegen einer Lehre auf die Schienenoberseite erfolgt, wobei die Klebemasse als Päckchen an der vorgesehenen Stelle positioniert ist.Cohesive connection according to one of the preceding claims, characterized in that the introduction of the adhesive ( 5 ) by placing a gauge on the top of the rail, wherein the adhesive is positioned as a packet at the intended location. Stoffschlüssige Verbindung nach den Ansprüchen 17 und 18, dadurch gekennzeichnet, dass die vollständige Aushärtung der Klebeverbindung bei Umgebungstemperatur im Bereich von 5 bis 30 Grad Celsius erfolgt.Bonded connection according to claims 17 and 18, characterized in that the complete curing of the adhesive bond takes place at ambient temperature in the range of 5 to 30 degrees Celsius.

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