-
Elektrisch nicht leitende Stahllasche der Stoßverbindung von Eisenbahn-Fahrschienen
Einige neuere Systeme des Sicherungs- und Signalwesens der Eisenbahn machen es erforderlich,
daß stellenweise die aufeinanderfolgenden Schienenlängen der Gleisanlagen elektrisch
gegeneinander isoliert sind. An diesen Stellen müssen dann die Stahllaschen, welche
die aufeinanderfolgenden Schienenlängen mechanisch verbinden und den Zwischenraum
zwischen diesen, die sogenannte Wärmelücke, überbrücken, zumindest gegenüber einer
der beiden Schienenlängen isolierend ausgeführt sein. Es erschien bisher fast aussichtslos,
ein geeignetes Isoliermaterial und eine befriedigende konstruktive Anordnung desselben
für diese Stahllaschen zu finden; denn die sonst in der Elektrotechnik gebräuchlichen
Isolierstoffe sind weder den ungewöhnlich schweren Druck-, Stoß-, Abrieb-, Erschütterungs-
und Ermüdungsbeanspruchungen gewachsen, denen die Stoßverbindung im Bahnbetriebe
ausgesetzt ist, noch besitzen sie einen genügend hohen Elastizitätsmodul, noch sind
sie gegen Witterungs-und Temperatureinflüsse und gegen Verölen beständig. Trotzdem
hat man bis heute versucht, mit Isolierschichten oder -zwischenlagen aus Gummi-,
Kunstharz- und ähnlichen organischen Polymerisationsprodukten, ja sogar mit Isolierlaschen
auszukommen, die durchweg aus Hartholz bestehen. Selbst bei besonders sorgfältiger
Ausführung der Schwellen, auf denen die isolierenden Schienenstöße liegen, bleiben
diese dann aber doch mechanisch besonders schwache Stellen der ganzen Gleisanlage,
und man kann ohne Übertreibung behaupten, daß sie diese im ganzen zu entwerten vermögen.
-
Unter diesen Umständen sieht die Erfindung davon ab, einen der gewöhnlichen
elektrotechnischen Isolierstoffe, wie Kautschuk, Kunstharz usw., zu verwenden.
Statt
dessen benutzt sie elektrisch schlecht leitende Strukturen metalloxydischer, metallphosphatischer,
metallsulfidischer oder ähnlicher Art, für deren Herstellung aus dem Grundmetall
der Lasche, also aus Oberflächenschichten derselben, sowohl chemische als auch elektrolytische
Verfahren bekannt sind. Es handelt sich dabei im Prinzip um die gleichen Verfahren,
die zur Herstellung dünner Schutzschichten gegen Korrosion dienen. Da aber im vorliegenden
Fall meist eine größere Schichtdicke bzw. eine Vielzahl solcher Schichten nötig
sind, kann die Herstellung so betrieben werden, daß auf die chemisch oder elektrolytisch
gewonnene Nichtleiterschicht eine metallische Schicht aufgespritzt wird, welche
dann wiederum mehr oder weniger vollständig auf chemischem oder elektrolytischem
Wege in die nichtleitende verwandelt wird, und abwechselnd, also lagenweise so fort,
bis die notwendige Dicke erreicht ist. Schließlich kann man auch noch eine besonders
kompakte, hauptsächlich aus Metall bestehende Lage aufbringen, z. B. aufspritzen,
die eine solche Nichtleiterstruktur mechanisch zu schützen vermag. Dabei wie überhaupt
hat man freilich dafür zu sorgen, daß metallisch verbleibende Schichten nicht die
Barunterliegenden Nichtleiterschichten elektrisch überbrücken (kurzschließen) und
wertlos machen, indem man beispielsweise die Stirnflächen des Nichtleitergefüges
nicht mit Metall überspritzt.
-
Alle diese Gefüge metalloxydischer, metallphosphatischer, metallsulfidischer
oder ähnlicher Art weisen einen bedeutend höheren Elastizitätsmodul auf als Gummi,
Hartholz od. dgl. und zeigen nicht die nachteilige Sprödigkeit keramischer Isoliermaterialien.
Gegenüber organischen Kunstharzpreßmassen aber besitzen sie den sehr wesentlichen
Vorteil, daß sie ständigen Erschütterungs-, bekanntlich sogar mahlenden Beanspruchungen
recht gut gewachsen sind, daß sie unter diesen Beanspruchungen also nicht, wie z.B.
Phenolharz-Produkte, chemisch verändert und somit mechanisch zerstört «-erden können.
-
Die Erfindung besteht also im wesentlichen darin, für die Schienenstoßverbindungen,
die isolieren sollen, neuartige Stahllaschen vorzusehen, deren Gefüge zumindest
nach dorthin, wo die kraftschlüssige Berührung mit dem Schienenprofil stattfindet,
in solch ein Nichtleitergefüge übergeht. Die Tatsache, daß es sich um einen echten,
wenn auch künstlich erzielten 1_Tbergang des Stahlgefüges in das Nichtleitergefüge
handelt, indem nämlich die innerste Nichtleiterschicht direkt aus der Struktur des
Stahls chemisch herausgewachsen sein kann, läßt die Auffassung zu, daß sich die
erfindungsgemäße Nichtleiterlasche von allen bisher bekannten Laschen für isolierende
Schienenstöße ganz grundsätzlich unterscheidet. Sie unterscheidet sich in praktischer
Hinsicht von diesen aber vor allem dadurch, daß nur sie allein es gestattet, beim
Anschrauben dasjenige hohe Maß der Vorspannung gegenüber dem Schienenprofil zu erzielen,
auf das gleisbautechnisch nicht verzichtet «-erden sollte.
-
Die konstruktive Ausgestaltung der Erfindung soll an Hand der Zeichnung
geschildert werden, wobei zu berücksichtigen ist, daß diese absichtlich nur eine
ganz schematisierte und lediglich beispielhafte Darstellung des Erfindungsgegenstandes
vermittelt.
-
In Abb. r der Zeichnung ist eine einzelne Lasche nach der Erfindung
im Querschnitt dargestellt, und zwar in derjenigen Lage, die sie etwa im eingebauten
Zustande gegenüber der gestrichelt angedeuteten Fahrschiene a einnimmt. In Abb.2
ist ein Ausführungsbeispiel der Lasche in Seitenansicht und in Abb. 3 eine einfachere
Ausführungsform für leichteren Bahnbetrieb gezeichnet, und zwar ebenfalls in Seitenansicht.
In Abb. i ist auf die Darstellung der zweiten, parallel verlaufenden Lasche verzichtet,
ebenso auf die Darstellung der Laschenbolzen.
-
Mit b ist in Abb. i das gewöhnliche Stahlgefüge bezeichnet, das den
überragenden Hauptteil der Gesamtmasse der Lasche ausmacht. Dieses gewöhnliche Gefüge
b geht nach dem Schienenkopf zu in die Nichtleiterstruktur c' und nach dem Schienenfuß
zu in die Nichtleiterstruktur c" über, welche Strukturen die gezeichneten Wülste
und die Berührungsflächen des Kraftschlusses mit der Fahrschiene bilden. Die Strukturen
c' und c", d. h. die Wülste, werden im vorliegenden Beispiel durch Phosphatieren
von b, durch nachfolgendes Aufspritzen je einer Stahlschicht als Basis der Wulst,
durch Phosphatieren dieser aufgespritzten Stahlschichten und so fort durch abwechselndes
Aufspritzen von dünnen Stahlschichten und nachfolgendes chemisches (oder elektrolytisches)
Phosphatieren derselben hergestellt. Die aus der Nichtleiterstruktur aufgebauten
Wülste c' und c" der Lasche verlaufen keineswegs über deren ganze Länge hinweg;
sie sind jedenfalls und notwendigerweise in der Mitte der Laschenlänge, also nächst
der Lücke zwischen den beiden Fahrschienen, nächst der Wärmelücke, nicht vorhanden,
wie dies auch aus Abb. a und 3 deutlich zu erkennen ist; denn die erfindungsgemäßen
Strukturen c' und c" haben den großen Vorteil, daß die äußere Strukturschicht, jedenfalls
soweit sie die Berührungsfläche mit dem Schienenprofil bildet, eine rein metallische,
d. h. verschleißfeste und harte ist. Demzufolge aber dürfen dann die Wülste, wie
gesagt, die Lücke der beiden aufeinanderfolgenden Schienen nicht überbrücken, weil
sonst nicht die geforderte Isolierung zwischen der einen und der folgenden Fahrschienenlänge
erreicht werden würde. Schon an den Randpartien d' und d" der Nichtleiterwülste
c' und c", welche Randpartien, elektrisch gesehen, die Kriechwege zwischen der Oberfläche
von c' bzw. c" und damit zwischen dem Schienenprofil einerseits und der Laschenmasse
b andererseits darstellen, darf keine Berührung mehr mit den Fahrschienen stattfinden,
wie überhaupt die Laschenmasse b gegenüber den Fahrschienen oder im Falle der Ausführungsform
nach Abb. 3 wenigstens gegenüber einer der aufeinanderfolgenden Fahrschienen elektrisch
isoliert gehalten ist.
-
Man erkennt daraus ohne weiteres, daß die Lasche erfindungsgemäß auch
in Ausführungsformen gebaut und verwendet werden kann, bei denen die Nichtleiterschicht
den ganzen Querschnitt von b peripherisch lückenlos umläuft, so daß also c' und
c" ineinander übergehen. Aber auch dann darf diese Nichtleiterschicht nach wie vor
selbstverständlich nicht in der
Längsrichtung der Lasche deren beide
halben Längen überbrücken.
-
In Abb. i ist mit e eine der Isolierbuchsen für die Laschenbolzen
im Querschnitt dargestellt, welche Isolierbuchsen in Bohrungen durch das Laschengefüge
b unverrückbar eingesetzt sind. Auch diese Isolierbuchsen e können aus einer metalloxydischen,
metallphosphatischen, metallsulfidischen oder ähnlichen Nichtleiterstruktur bestehen,
zumindest entweder an ihrem äußeren oder an ihrem inneren Umfange. Im übrigen brauchen
diese Isolierbuchsen e bei Ausführungsformen nach Abb. 3 nur auf der mit Isolierwulsten
ausgestatteten halben Länge der Lasche vorhanden zu sein, während die andere halbe
Länge dann keine Isolation der Laschenbolzen benötigt. Somit stellt also die erfindungsgemäße
Ausführungsform nach Abb. 3 eine besonders billige dar. Auch die Isolierbuchsen
e müssen bezüglich ihrer Abmessungen und ihrer Gestalt so ausgeführt sein, daß genügend
lange Kriechwege zwischen den Laschenbolzen und der Laschenmasse b vorhanden sind.
-
Erfindungsgemäß wird das Gefüge jedes Nichtleiterwulstes so gewählt,
daß die äußerste Strukturschicht, zumindest soweit sie in unmittelbare, kraftschlüssige
Berührung mit einer Anschlußfläche der Fahrschiene kommt, eine mindestens 2 mm starke
Metallstruktur, insbesondere ein Stahlgefüge ist. Das ist ohne weiteres möglich,
wenn die Herstellung nach dem obenerwähnten Verfahren unter Zuhilfenahme von Metallspritzoperationen
erfolgt. Die angegebene Mindeststärke von 2 mm soll im neuen, unabgenutzten Zustand
vorhanden sein.
-
Abb. 2 zeigt die Möglichkeit einer zweckmäßigen Anordnung der hier
mit f', f", f"' und f"" bezeichneten Nichtleiterwulste, die sich gegen
den Schienenkopf, und der Nichtleiterwulste g' und g", die sich gegen den Schienenfuß
abstützen. Die Aufteilung dieser Nichtleiterwulste kann aber auch eine gänzlich
andere sein, was ihre Zahl oder Ausdehnung anbelangt. Jedenfalls muß der mittlere
Bezirk in der Ansicht der Abb. 2 sowohl frei von solchen Nichtleiterwulsten sein
als auch einen genügenden Isolierabstand gegenüber den Fahrschienen haben.
-
Die verbilligte Laschenausführung nach Abb.3 zeigt eine mögliche Ausführungsform
für die Verteilung der Nichtleiterwulste, die hier mit h' und k" sowie mit
i' und i" benannt sind. Die Kantenflächen k
und l des gewöhnlichen
Stahlgefüges stützen sich, und zwar elektrisch leitend, wie es bei jeder gewöhnlichen
Schienenlasche der Fall ist, gegen die Anschlußflächen am Schienenkopf bzw. am Schienenfuß
ab. Ihre Abstützung erfolgt nicht an der gleichen Schiene, die h' und k"
sowie i' und i" berühren.