EA023292B1 - Винтовой дюбель для крепления рельса - Google Patents

Abstract

Винтовой дюбель для бетонирования в железнодорожную шпалу и соединения с силовым замыканием с путевым болтом, содержащий резьбовой участок (14) с расположенными снаружи на винтовом дюбеле (10) витками (18) наружной резьбы, а также расположенными внутри винтового дюбеля витками (19) внутренней резьбы; и лежащий в состоянии установки вблизи отверстия (26) дюбеля верхний частичный участок (16) без наружной резьбы; характеризуется тем, что в верхнем частичном участке (16) расположен материал с высокой эластичностью, который в состоянии установки образует проходящее вверх за верхнюю замыкающую поверхность (36) верхнего частичного участка (16) выступающее возвышение, а также уменьшает свободное поперечное сечение отверстия внутреннего пространства верхнего частичного участка (16).

Description

Изобретение относится к винтовому дюбелю для бетонирования в железнодорожную шпалу или в монолитный путь и соединения с силовым замыканием с путевым болтом, согласно ограничительной части п.1 формулы изобретения. Кроме того, изобретение относится к железнодорожной шпале или к монолитному пути по меньшей мере с одним винтовым дюбелем, согласно изобретению, и соответствующим путевым болтом.

Винтовые дюбели для бетонирования в железнодорожную шпалу служат в железнодорожном строительстве для соединения рельса и шпалы. При этом крепление рельса соединяется с помощью путевых болтов со шпалой. Винтовые дюбели часто состоят из пластмассы и могут заливаться в бетонную шпалу или монолитный путь во время изготовления. Причина выполнения дюбеля из пластмассы состоит в необходимости электрической изоляции путевого болта относительно шпалы.

Однако недостатком пары конструктивных элементов из различных материалов, таких как винтовые дюбели из пластмассы и железнодорожные шпалы из бетона, является то, что они имеют различные коэффициенты теплового расширения, так что на основании большего по сравнению с бетоном теплового расширения обычно применяемого для дюбелей пластмассового материала происходит образование зазоров между дюбелем и окружающим бетоном шпалы, но при этом также одновременно возникают высокие радиальные напряжения в дюбеле и окружающем бетоне при высоких температурах, которые могут приводить также к радиальным трещинам в бетоне. На основании допусков между болтом и дюбелем, как правило, возникает воздушный зазор, в который могут проникать вода, песок и частицы грязи. В частности, при проникновении воды сильно уменьшается электрическое сопротивление крепежной системы и не могут быть больше выполнены все более высокие требования техники сигнализации. С другой стороны, зимой замерзшая вода приводит к повышенным радиальным напряжениям.

Из немецкой полезной модели 8706556 известен винтовой дюбель, в полом пространстве которого в кольцевой канавке расположено уплотнительное кольцо. Уплотнительное кольцо прилегает уплотнительной губкой к наружному периметру ввинченного путевого болта и предотвращает проникновение влаги за плоскость уплотнительного кольца.

В основу изобретения положена задача создания винтового дюбеля для бетонирования в железнодорожную шпалу, а также железнодорожная шпала или монолитный путь по меньшей мере с одним таким винтовым дюбелем с улучшенной рабочей надежностью. Эта задача решена с помощью винтового дюбеля с признаками пункта 1 формулы изобретения, а также железнодорожной шпалы или монолитного пути с признаками пункта 9 формулы изобретения. Предпочтительные варианты выполнения изобретения следуют из остальных пунктов формулы изобретения.

Согласно изобретению, винтовой дюбель для бетонирования в железнодорожную шпалу или монолитный путь и соединения с силовым замыканием с путевым болтом содержит резьбовой участок с расположенной снаружи на винтовом дюбеле витками наружной резьбы, а также расположенными внутри винтового дюбеля витками внутренней резьбы. Кроме того, винтовой дюбель содержит лежащий в состоянии установки вблизи верхнего отверстия дюбеля верхний участок без наружной резьбы. Винтовой дюбель характеризуется тем, что в верхнем участке расположен материал с высокой эластичностью, который в установленном положении в шпале или монолитном пути проходит вверх с образованием выступающего вверх, имеющего вид утолщения возвышения над плоскостью отверстия дюбеля, а также уменьшает поперечное сечение отверстия внутреннего пространства верхнего участка.

Таким образом, материал с высокой эластичностью расположен не только внутри отверстия дюбеля, с целью уплотнения обусловленного допусками зазора между путевым болтом и дюбелем, но и проходит вверх за плоскость отверстия дюбеля, за счет чего при заканчивающемся заподлицо с верхней стороной шпалы верхнем участке дюбеля, материал с высокой эластичностью проходит вверх за верхнюю сторону шпалы. Таким образом, создается барьер, который предотвращает возможность затекания находящейся на верхней стороне шпалы воды в отверстие дюбеля. В отличие от полезной модели ΌΕ-υ-8706556, в которой уплотнительное кольцо находится лишь ниже отверстия дюбеля в полом пространстве дюбеля, весьма эффективным образом предотвращается смачивание водой путевого болта.

Согласно одному предпочтительному варианту выполнения изобретения, материал с высокой эластичностью является отдельным конструктивным элементом, который закреплен на верхнем участке. Таким образом, материал с высокой эластичностью может быть уплотнительным кольцом, которое подходящим образом соединено с верхним участком, как например, склеено или сварено с ним. Однако предпочтительно, что отдельный конструктивный элемент имеет выступ в форме ласточкина хвоста, который входит с геометрическим замыканием в кольцевую канавку верхнего участка. Таким образом, винтовой дюбель можно предварительно собирать в виде предварительно смонтированного конструктивного узла, и тем самым отпадает необходимость в дополнительной стадии изготовления для создания соединения с силовым замыканием между отдельным конструктивным элементом с высокой эластичностью и верхним участком. На основании высокой эластичности отдельного конструктивного элемента можно также в случае кольцевой канавки выбирать выступ в форме ласточкина хвоста, поскольку материал является достаточно сжимаемым для обеспечения возможности введения в такую канавку, затем расширения в ней и удерживания с геометрическим замыканием в канавке.

Согласно альтернативному варианту выполнения, отдельный конструктивный элемент насаживает- 1 023292 ся на верхний участок. При таком выполнении можно предусмотренный в качестве отдельного конструктивного элемента материал с высокой эластичностью расширять и насаживать в виде втулки на верхний участок, и он удерживается с фрикционным замыканием за счет собственной эластичности, которая создает возвратную силу в радиальном направлении.

Согласно одному альтернативному предпочтительному варианту выполнения, материал с высокой эластичностью прилит на верхнем участке. Таким образом, можно дополнительно снижать затраты труда на монтаж, однако требуются более высокие инвестиционные расходы для двухкомпонентного способа литья под давлением, что оправдывает себя, однако, при массовом производстве винтовых дюбелей с уменьшенными затратами труда для предварительного монтажа.

Предпочтительно, наружная резьба является круглой резьбой, что очень благоприятно сказывается на силовом замыкании между дюбелем и бетоном при радиальных напряжениях.

Согласно одному предпочтительному варианту выполнения, винтовой дюбель содержит дополнительно по меньшей мере один предусмотренный в продольном направлении снаружи на винтовом дюбеле элемент геометрического замыкания, предпочтительно в виде нескольких перемычек. Такие элементы геометрического замыкания служат для предотвращения не желательного проворачивания винтового дюбеля относительно бетонной шпалы и способствуют функциональной надежности винтового дюбеля, согласно изобретению.

Предпочтительно, материал с высокой эластичностью дополнительно расположен по меньшей мере в некоторых зонах на наружной поверхности (периферии) верхнего участка в качестве упругой (податливой) оболочки. Эта мера имеет то преимущество, что может быть уменьшено образование трещин вокруг верхнего участка винтового дюбеля. С одной стороны, за счет тепловых расширений возникают напряжения, которые могут приводить к образованию трещин в бетоне, однако, с другой стороны, могут возникать трещины за счет перегрузки краевой зоны вследствие вводимых от шпалы через путевой болт в дюбель горизонтальных сил.

Железнодорожная шпала или монолитный путь по меньшей мере с одним винтовым дюбелем, согласно изобретению, выполняется так, что силовое сцепление между путевым болтом и дюбелем смещено в более глубокую зону дюбеля и, соответственно, также в более глубокую зону шпалы или монолитного пути. Таким образом, можно уменьшать напряжение. Согласно первой альтернативе, железнодорожная шпала или монолитный путь содержит для этого путевой болт, который имеет цилиндрический участок, который имеет наружную резьбу, при этом винтовой дюбель выполнен конически расширяющимся к его входному отверстию. Таким образом, сцепление между резьбой путевого болта и винтовым дюбелем смещено в нижнюю зону дюбеля, т.е. в более глубокую зону дюбеля, которая лежит дальше от входного отверстия. В качестве альтернативного решения возможно также такое выполнение путевого болта, что он имеет первый и второй цилиндрический участок. Первый цилиндрический участок имеет больший внутренний диаметр резьбы, чем второй цилиндрический участок, и лежит ближе к головке болта, чем второй цилиндрический участок. За счет того, что лишь второй цилиндрический участок по меньшей мере в некоторых зонах имеет наружную резьбу, силовое сцепление между путевым болтом и винтовым дюбелем также смещено в более глубокую зону дюбеля и тем самым в более глубокую зону шпалы или монолитного пути.

При этом под внутренним диаметром резьбы понимается диаметр, который задан самыми глубокими резьбовыми канавками.

Третья возможность состоит в оказании влияния на силовое сцепление за счет выполнения резьбы дюбеля, например, за счет наличия различной резьбы дюбеля в верхней и в нижней зоне дюбеля так, что силовое сцепление смещается в более глубокую зону дюбеля.

Ниже приводится чисто в качестве примера описание изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено:

фиг. 1 - первый вариант выполнения винтового дюбеля, согласно изобретению;

фиг. 2 - второй вариант выполнения винтового дюбеля, согласно изобретению;

фиг. 3 - третий вариант выполнения винтового дюбеля, согласно изобретению;

фиг. 4 - винтовой дюбель, согласно изобретению, с ввинченным путевым болтом;

фиг. 5 - альтернативный вариант выполнения путевого болта для применения с винтовым дюбелем согласно изобретению.

Показанный на фиг. 1 винтовой дюбель 10 состоит из пластмассового материала и подразделяется на несколько участков. Во-первых, это нижний частичный участок 12 по существу цилиндрической формы, резьбовой участок 14, а также верхний частичный участок 16. В зоне резьбового участка 14 находятся несколько резьбовых витков 18, которые в зоне наружной резьбы предусмотрены в виде круглой резьбы. Внутри резьбового участка 14 имеется внутренняя резьба 19, которая может быть выполнена также в виде круглой резьбы, однако может отличаться от наружной резьбы 18 относительно подъема резьбы и шага резьбы.

Верхний частичный участок 16 выполнен по существу цилиндрическим и за одно целое с резьбовым участком 14, также как и с нижним частичным участком 12. На наружном периметре нижнего частичного участка 12 и/или на наружном периметре верхнего частичного участка 14 могут быть преду- 2 023292 смотрены элементы геометрического замыкания в виде проходящих в продольном направлении винтового дюбеля ребер 20, которые после заливки винтового дюбеля в бетон железнодорожной шпалы или монолитного пути предотвращают радиальное проворачивание винтового дюбеля относительно окружающего бетонного материала.

Показанный на фиг. 1 винтовой дюбель снабжен уплотнительным элементом 22, который проходит вверх от верхней торцевой поверхности 24 верхнего частичного участка 16. Таким образом, когда торцевая поверхность 24 находится заподлицо с верхней стороной железнодорожной шпалы, уплотнительный элемент 22 проходит вверх за верхнюю сторону шпалы.

Дополнительно к этому, уплотнительный элемент 22 сужает отверстие 2 6 винтового дюбеля, так что после ввинчивания путевого болта уплотнительный элемент 22 упруго прилегает к путевому болту.

Прохождение уплотнительного элемента 22 показано в разрезе на фиг. 1, из чего следует, что уплотнительный элемент 22 входит в ширину в свету отверстия верхнего частичного участка 16, так что отверстие 2 6 имеет меньший диаметр, чем цилиндрическая внутренняя стенка 28 верхнего частичного участка 16.

Кроме того, из фиг. 1 следует, что уплотнительный элемент 22 имеет кольцевое ребро 30 в форме ласточкина хвоста, которое входит с геометрическим замыканием в имеющую форму ласточкина хвоста кольцевую канавку 32 в верхнем фланцевом участке верхнего частичного участка 16.

Уплотнительный элемент 22 выполнен из материала с высокой эластичностью и тем самым с возможностью высокой деформации, так что он при ввинчивании путевого болта в винтовой дюбель может согласовываться с наружным контуром винта и прилегать к нему. Кроме того, уплотнительный элемент 22 выходит за верхнюю торцевую поверхность 24 и может тем самым не только предотвращать проникновение влаги и грязи в винтовой дюбель с установленным путевым болтом, но и служить в качестве переливного барьера для скопившейся на верхней стороне шпалы воды.

Показанный на фиг. 2 вариант выполнения по существу соответствует варианту выполнения, согласно фиг. 1, однако отличается формой уплотнительного элемента 22. В данном случае уплотнительный элемент проходит до верхней завершающей поверхности 24 верхнего частичного участка винтового дюбеля и имеет отверстие 26, поперечное сечение которого соответствует поперечному сечению наружной стенки верхнего частичного участка. Однако дополнительно к этому показанный на фиг. 2 уплотнительный элемент имеет прилегающий к наружному периметру верхнего частичного участка цилиндрический фартук 38. При этом цилиндрический фартук выполнен за одно целое с уплотнительным элементом 22 и также изготовлен из материала с высокой эластичностью. Преимущество предусмотренного на наружном периметре цилиндрического фартука 38 состоит в том, что он может компенсировать неизбежно возникающие в бетонной шпале усадки и помогает предотвращать исходящие от дюбеля радиальные напряжения с возможными радиальными трещинами. Кроме того, уплотнительный элемент 22 при радиальном давлении выгибается вверх и образует переливной барьер для скопившейся на верхней стороне шпалы или монолитного пути воды.

Крепление показанного на фиг. 2 уплотнительного элемента можно осуществлять различным образом. С одной стороны, может иметься соединение с геометрическим замыканием, как показано на фиг. 1, между верхним частичным участком дюбеля и уплотнительным элементом. В качестве альтернативного решения можно также закреплять уплотнительный элемент за счет расширения эластичного цилиндрического фартука 38 и насаживания на верхний частичный участок винтового дюбеля, где он за счет своей эластичности создает достаточно прочное соединение с фрикционным замыканием с верхним частичным участком винтового дюбеля.

В качестве альтернативного решения, как в показанном на фиг. 2, так и в показанном на фиг. 1 варианте выполнения можно формировать уплотнительный элемент 22 с помощью литья под давлением при изготовлении винтового дюбеля, для чего применяется известная технология двухкомпонентного литья под давлением.

Показанное на фиг. 2 решение с закрепленным в качестве отдельного конструктивного элемента уплотнительным элементом или прилитым уплотнительным элементом обеспечивает возможность не только уплотнения поперечного сечения отверстия между путевым болтом и дюбелем, но также прохождения за верхнюю сторону бетонной шпалы и тем самым создания переливного барьера для воды на бетонной шпале.

В показанном на фиг. 3 варианте выполнения скомбинированы признаки уже поясненных применительно к фиг. 1 и 2 вариантов выполнения. Сходство с вариантом выполнения, согласно фиг. 2, состоит в наличии цилиндрического фартука 38, который выполнен за одно целое с уплотнительным элементом 22. Сходство с вариантом выполнения, согласно фиг. 1, состоит в том, что поперечное сечение 24 отверстия немного меньше цилиндрической внутренней стенки 28 верхнего частичного участка 16. Кроме того, уплотнительный элемент проходит вверх за торцевую поверхность 24 и образует тем самым также в еще не сжатом состоянии уплотнительного элемента и при установке винтового дюбеля торцевой поверхностью 24 заподлицо с верхней стороной железнодорожной шпалы или монолитного пути желаемый переливной барьер, который должен предотвращать или по меньшей мере уменьшать проникновение воды или посторонних частиц в отверстие дюбеля.

- 3 023292

В показанных на фиг. 1, 2 и 3 вариантах выполнения винтовой дюбель 10 имеет по существу цилиндрическую наружную форму. Показанный на фиг. 4 вариант выполнения отличается тем, что участок 16 винтового дюбеля имеет не цилиндрическую форму, а конически расширяется к отверстию 26. Показанный на фиг. 4 уплотнительный элемент 22 соответствует по существу варианту выполнения на фиг. 3, при этом можно видеть, что за счет упругой деформации отверстия 2 6 в зоне стержня болта образуется утолщение 40, которое кольцеобразно окружает стержень болта и проходит вверх.

Болт 50 имеет головку 52 болта с четырехгранником 54, а также цилиндрический участок 56 с наружной резьбой 58. Наружная резьба 58 входит в зацепление с внутренней резьбой 19 дюбеля на участке 14 дюбеля, в то время как в конически расширяющемся участке 16 дюбеля 10 резьба 58 болта приходит лишь в небольшое соприкосновение или вообще не приходит в соприкосновение с внутренней стенкой дюбеля. Таким образом, силовое сцепление между путевым болтом и окружающим дюбелем смещается в более глубокую зону 14 дюбеля, с целью уменьшения близких к поверхности напряжений в зоне шпалы или в зоне монолитного пути.

В показанном на фиг. 4 варианте выполнения образовано расстояние между резьбой болта и дюбелем за счет того, что резьба болта является по существу цилиндрической, а окружающий дюбель расширяется.

Однако в качестве альтернативного решения путевой болт может быть также выполнен так, что резьба предусмотрена лишь в определенной зоне путевого болта, за счет чего силовое сцепление между путевым болтом и дюбелем также может быть смещено в более глубокую зону дюбеля. Показанный на фиг. 5 путевой болт является примером этого и имеет несколько участков. Первый цилиндрический участок 60 примыкает к головке 52 болта и не имеет наружной резьбы. Первый участок 60 переходит через промежуточный участок 62 во второй участок 64, который также является цилиндрическим, но имеет в некоторых зонах возвышения 66 наружной резьбы 58. Если приемный дюбель имеет соответствующую показанному на фиг. 5 путевому болту форму, то ясно, что витки 66 резьбы лишь в нижней зоне дюбеля входят в зацепление с соответствующей внутренней резьбой дюбеля, в то время как первый участок 60 прилегает к гладкой, т.е. не снабженной внутренней резьбой стенке дюбеля. Эта мера также служит для смешения силового сцепления в более глубокую зону дюбеля и тем самым окружающей шпалы или монолитного пути. Все варианты выполнения имеют общим то, что за счет формы дюбеля осуществляется уплотнение вверх и внутрь, за счет чего повышается электрическое сопротивление крепежной системы рельса. Кроме того, при наличии эластичного фартука охватывается наружный ствол дюбеля, за счет чего достигается уменьшение напряжений в бетонной шпале в зоне дюбеля. Дальнейшее уменьшение напряжений в бетонной шпале или монолитном пути в зоне дюбеля достигается за счет поясненного на основании двух примеров смещения силового сцепления между путевым болтом и дюбелем в более удаленную от поверхности зону.

Claims (14)

1. Винтовой дюбель для бетонирования в железнодорожную шпалу или монолитный путь и соединения с силовым замыканием с путевым болтом, содержащий резьбовой участок (14) с расположенными снаружи на винтовом дюбеле (10) витками (18) наружной резьбы, а также расположенными внутри винтового дюбеля витками (19) внутренней резьбы; и верхний участок (16) без наружной резьбы, расположенный вблизи отверстия (26) дюбеля; отличающийся тем, что в верхнем участке (16) расположен материал с высокой эластичностью, выполненный таким образом, что в установленном положении в шпале или монолитном пути при радиальном давлении болта на него образует проходящее вверх за верхнюю наружную поверхность (24) верхнего участка (16), выступающее возвышение и переливной барьер для скопившейся на верхней стороне шпалы или монолитного пути воды, а также уменьшает поперечное сечение отверстия внутреннего пространства верхнего участка (16) для уплотнения болта в направлении вверх и внутрь.

2. Винтовой дюбель по п.1, отличающийся тем, что материал с высокой эластичностью является отдельным конструктивным элементом (22), который закреплен на верхнем участке (16).

3. Винтовой дюбель по п.2, отличающийся тем, что отдельный конструктивный элемент (22) имеет выступ (30) в форме ласточкина хвоста, который входит с геометрическим замыканием в кольцевую канавку (32), выполненную в верхнем участке (16).

4. Винтовой дюбель по п.2, отличающийся тем, что отдельный конструктивный элемент (22) насажен на верхний участок (16).

5. Винтовой дюбель по п.1, отличающийся тем, что материал с высокой эластичностью прилит на верхнем участке (16).

6. Винтовой дюбель по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что наружная резьба (18) является круглой резьбой.

7. Винтовой дюбель по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что дополнительно содержит по меньшей мере один предусмотренный, по существу, в продольном направлении снаружи на винтовом дюбеле элемент (20) геометрического замыкания, предпочтительно в виде нескольких ребер.

- 4 023292

8. Винтовой дюбель по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что материал с высокой эластичностью дополнительно расположен, по меньшей мере, в некоторых зонах на наружной поверхности верхнего участка (16) в качестве упругой оболочки (38).

9. Железнодорожная шпала, отличающаяся тем, что содержит по меньшей мере один винтовой дюбель по любому из пп.1-8.

10. Железнодорожная шпала по п.9, дополнительно содержащая путевой болт, который имеет цилиндрический участок (56), который имеет наружную резьбу, при этом верхний участок (16) винтового дюбеля выполнен конически расширяющимся к его входному отверстию (26).

11. Железнодорожная шпала по п.9, дополнительно содержащая путевой болт, который имеет первый и второй цилиндрический участок, при этом первый цилиндрический участок расположен ближе к головке (52) болта, чем второй цилиндрический участок, и имеет больший внутренний диаметр резьбы, чем диаметр второго цилиндрического участка;и при этом второй цилиндрический участок, по меньшей мере, в некоторых зонах имеет наружную резьбу.

12. Монолитный путь, отличающийся тем, что содержит по меньшей мере один винтовой дюбель по любому из пп.1-8.

13. Монолитный путь по п.12, дополнительно содержащий путевой болт, который имеет цилиндрический участок, который имеет наружную резьбу, при этом верхний участок (16) винтового дюбеля выполнен конически расширяющимся к его входному отверстию (26).

14. Монолитный путь по п.12, дополнительно содержащий путевой болт, который имеет первый и второй цилиндрический участок, при этом первый цилиндрический участок расположен ближе к головке болта, чем второй цилиндрический участок, и имеет больший внутренний диаметр резьбы, чем диаметр второго цилиндрического участка;

при этом второй цилиндрический участок, по меньшей мере, в некоторых зонах имеет наружную резьбу.