DE2262087B2

DE2262087B2 - PROCESS FOR PRODUCING CONTACT SURFACES FOR CONNECTING ELECTRIC CONDUCTORS TO RAILS

Info

Publication number: DE2262087B2
Application number: DE19722262087
Authority: DE
Inventors: Norbert Dipl.-Ing. 4100 Duisburg; Tabert Paul 5000Köln Jacoby
Original assignee: Elektro Thermit GmbH
Current assignee: Goldschmidt ETB GmbH
Priority date: 1972-12-19
Filing date: 1972-12-19
Publication date: 1976-02-19
Also published as: DE2262087A1; FR2213596B1; NL157460B; GB1412368A; CH559118A5; AT324418B; NL7317405A; FR2213596A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Kontaktflächen für den Anschluß elektrischer Leiter an Schienen zum Befestigen der elektrischen Leiter an der Schiene.The invention relates to a method for producing contact surfaces for connecting electrical conductors on rails for attaching the electrical conductors to the rail.

Bei elektrisch betriebenen Bahnen wird der elektrisehe Strom über Oberleitungen oder Stromschienen dem Antriebsmotor zugeführt. Die Rückleitung des elektrischen Stromes geschieht über die Schienen und von dort über elektrische Leiter zu den Stromquellen. Diese elektrischen Leiter müssen sicher und ohne gro-Be Übergangswiderstände mit der Schiene verbunden werden. Auch an anderen Stellen des Gleisnetzes sind Verbindungen elektrischer Leiter mit der Schiene notwendig, z. B. für Erdungszwecke oder zur Verringerung der Streuströme bei Gleichstrombahnen.In the case of electrically operated railways, the electric Electricity is fed to the drive motor via overhead lines or busbars. The return of the Electric current happens via the rails and from there via electrical conductors to the power sources. These electrical conductors must be connected to the rail securely and without excessive contact resistance will. Connections of electrical conductors to the rail are also necessary at other points on the track network. z. B. for grounding purposes or to reduce stray currents in direct current railways.

Das Befestigen dieser elektrischen Leiter, die aus Sicherheitsgründen meist einen großen Querschnitt haben müssen, gestaltet sich in der Praxis ziemlich schwierig.The fastening of these electrical conductors, which for safety reasons usually have a large cross-section have to, turns out to be quite difficult in practice.

Nach einem bekannten Verfahren wird ein Loch in den Schienensteg gebohrt. Der elektrische Leiter wird an seinem Ende mit einem Kabelschuh versehen, der mittels Schraube an der Schiene befestigt wird. Hierbei ist das in den Schienensteg gebohrte Loch von besonderem Nachteil, denn es schwächt die Schiene und kann Ausgangspunkt für Rißbildung sein. Da nicht alle Schienen einen völlig ebenen Steg haben, ist die sichere Anlage des Kabelschuhs und damit der gute elektrische Kontakt bei schrägen oder gewölbten Stegen nicht gewährleistet. Das kann zu Schmorkontakten führen, die Kabelschuh und Schiene zerstören.According to a known method, a hole is drilled in the rail web. The electrical conductor will provided with a cable lug at its end, which is attached to the rail by means of a screw. Here the hole drilled in the rail web is particularly disadvantageous because it weakens the rail and can be the starting point for cracking. Since not all rails have a completely flat web, the safe one Installation of the cable lug and thus good electrical contact with inclined or curved webs is not guaranteed. This can lead to scorching contacts that destroy the cable lug and rail.

Weiter ist ein Verfahren bekannt, bei dem ein Spezialkabelschuh in eine Bohrung im Schienensteg gesteckt wird. Der Kabelschuh hat seinerseits eine Bohrung, in die ein konischer Stift eingeschlagen wird, so daß sich der Kabelschuh weitet und an die Wandung der Bohrung anlegt. Auch hierdurch wird der Schienensteg und dadurch die Schiene geschwächt.A method is also known in which a special cable lug is inserted into a hole in the rail web will. The cable lug in turn has a hole into which a conical pin is driven, see above that the cable lug expands and rests against the wall of the hole. This also makes the rail web and thereby weakened the splint.

Werden die Enden der elektrischen Leiter, die meist mit einem Kabelschuh versehen sind, an den Schienensteg oder -fuß angelötet, führt diese mehr oder weniger punktförmige Anwärmung der Schiene oft zu ungünstieen metallurgischen Veränderungen des Schienenstahl-087 If the ends of the electrical conductors, which are usually provided with a cable lug, are soldered to the rail web or foot, this more or less punctiform heating of the rail often leads to unfavorable metallurgical changes in the rail steel

gefüges. Hierdurch können Risse in der Schiene entstehen. Außerdem führt diese Form der Anwärmung zu einem ungünstigen Spannungszustand in der Schiene, so daß daraus Schienenbrüche resultieren können. Geschieht die Ausführung der Lötung nicht sorgfältig, so daß die Verbindungsfläche zwischen Kabelschuh und Schiene zu klein ist, wird diese beim Durchgang großer Sti öme erwärmt, die Lötstelle wird weich und das Kupferkabel fällt von der Schiene ab.structure. This can cause cracks in the rail. In addition, this form leads to heating an unfavorable state of tension in the rail, which can result in broken rails. Happens the execution of the soldering is not careful, so that the connection surface between the cable lug and If the rail is too small, it will heat up when large noises pass through, the solder joint becomes soft and the copper cable falls off the rail.

Weiterhin sin^ Verfahren bekannt, bei denen die Kabel oder Kabelschuhe an die Schiene angeschweißt werden. Beim aluminothermischen Anschweißen wird ein heißflüssiges Metall, meist Kupfer, erzeugt, das durch eine Zwangsform auf den elektrischen Leiter und die Schiene gegossen wird, wobei diese durch den großen Wärmeinhalt geschmolzen und miteinander verschweißt werden.Furthermore, processes are known in which the cables or cable lugs are welded to the rail. In the case of aluminothermic welding a hot liquid metal, usually copper, is produced, which is forced onto the electrical conductor and the rail is cast, which is melted and welded together due to the large amount of heat content will.

Außerdem kann ma.i eiektrische Energie, /.. B. bei der Entladung eines Kondensators, dazu benutzen, einen elektrischen Leiter oder einen Kabelschuh und die Schweißstelle an der Schiene zu schmelzen und die Teile zu verschweißen.In addition, electrical energy can be used, / .. B. at the discharge of a capacitor, use an electrical conductor or a cable lug and to melt the weld on the rail and weld the parts together.

Nachteilig ist bei diesem Anschweißen, daß es zu ungünstigen metallurgischen Veränderungen des Schienenstahlgefüges führen kann und dadurch die Rißbildung in der Schiene begünstigt wird. Außerdem führt diese Art der Erhitzung zu einem ungünstigen Spannungszustand in der Schiene, so daß Schienenbrüche entstehen können.The disadvantage of this welding process is that it leads to unfavorable metallurgical changes in the structure of the rail steel can lead and thereby the formation of cracks in the rail is favored. It also leads this kind of heating leads to an unfavorable state of tension in the rail, so that rail breaks can arise.

Bei einer anderen Art der Verbindung eines Kabelschuhs mit der Schiene bedient man sich der Hilfe von Schockwellen, die einen so großen Druck zwischen den Teilen erzeugen, daß diese zusammenschweißen. Die Schockwellen werden vor allem durch die Explosion von Sprengstoff erzeugt. Von großem Nachteil ist diese Art der Befestigung durch die umweltfeindlichen Geräusche, vor allem in bewohnten Gegenden.Another way of connecting a cable lug to the rail is to use the help of Shock waves that create so much pressure between the parts that they weld together. the Shock waves are mainly generated by the explosion of explosives. This is a major disadvantage Type of attachment due to the environmentally harmful noises, especially in populated areas.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, welches die obengenannten ! ' achteile vermeidet und ein rationelles und wirtschaftliches Arbeiten gestattet. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Befestigung an einem oder zwei dem Schienensteg angepaßten, zwischen der. zu verschweißenden Schienenenden angeordneten, gelochten Stahlstücken erfolgt, die gleichzeitig durch das Verbindungsschweißen der Schienenenden mit eingeschweißt werden.The invention is therefore based on the object of creating a method which does the above ! 'Avoids disadvantages and a rational and economical Work permitted. This object is achieved in that the attachment to one or two adapted to the rail web, between the. to be welded rail ends arranged, perforated steel pieces are made, which are simultaneously welded together by welding the rail ends to be welded in.

In einer bevorzugten Ausführungsweise werden die gelochten Stahlstücke nach dem aluminothermischen Einschweißen verzinnt. Dabei werden auftretende Übergangswiderstände erheblich reduziert.In a preferred embodiment, the perforated steel pieces are after the aluminothermic Welding tinned. Any contact resistances that occur are considerably reduced.

In einer weiteren bevorzugten Ausführung werden zwischen dem elektrischen Leiter und dem Stahlstück Kupferringe bzw. verzinnte Kupferringe eingelegt. Dies dient zur Vergrößerung der Übergangsfläche und führt zu einer weiteren Verminderung der auftretenden Übergangswiderstände.In a further preferred embodiment, between the electrical conductor and the piece of steel Inserted copper rings or tinned copper rings. This is used to enlarge the transition area and leads to a further reduction in the contact resistance that occurs.

Dieses neue Verfahren gestattet bei der Ausführung von Neubau- oder Umbaustrecken die gleichzeitige Herstellung von Kontaktflächen für die Befestigung der elektrischen Leiter beim Verbindungsschweißen der Schienen. Die Schienen werden endlos zusammengeschweißt, und man erhält gleichzeitig an den gewünschten Stellen die Kontaktflächen, die zum Anschluß der elektrischen Leiter dienen. Dabei isc die Form des Schienenstegs ohne Einfluß auf die Güte der Verbindung, und ungünstige metallurgische Veränderungen des Schienenstahls werden vermieden.This new method allows the construction of new or upgraded routes to be carried out at the same time Manufacture of contact surfaces for fastening the electrical conductors during joint welding of the rails. The rails are endlessly welded together, and you get at the same time to the desired Make the contact surfaces that are used to connect the electrical conductors. This is the Shape of the rail web without influence on the quality of the connection, and unfavorable metallurgical changes of the rail steel are avoided.

Von besonderem Vorteil ist die leichte Demontierbarkeit der elektrischen Leiter, wenn diese für Meßzwecke bei der Inspektion oder der Durcharbeitung des Ci leises abgenommen werden müsser. Besonders rationell wirkt sich dieses Verfahren im Sinne der Personaleinsparung aus, denn das Einschweißen der Stahl-Stücke wird von dem Schweißer vorgenommen, der auch gleichzeitig die beiden Schienenenden alum-no-The ease of dismantling is a particular advantage the electrical conductor, if it is used for measurement purposes during inspection or work-through the Ci must be removed quietly. Particularly This procedure has a rational effect in terms of personnel savings because the welding of the steel pieces is done by the welder who the two rail ends alum-no-

verscnweiDi.divisional.

In den F i s» 1 bis 4 ist das erfindungsgemäße Verfahren zur weiteren Erläuterung dargestellt. Dabei zeigtThe method according to the invention is shown in FIGS. 1 to 4 shown for further explanation. It shows

F i g. 1 einen vertikalen Schnitt durch die beiden an den Schienen angesetzten Hälften der Gießform, in die mit Bohrungen versehene Stahistücke eingelegt sind.F i g. 1 shows a vertical section through the two halves of the casting mold attached to the rails, in which steel pieces provided with holes are inserted.

F i g. 2 zeigt einen horizontalen Schnitt durch die Schienen, die Gießformhälften und die darin eingelegten Stahlstücke.F i g. 2 shows a horizontal section through the rails, the casting mold halves and those inserted therein Steel pieces.

F i g. 3 zeigt am vertikalen Schnitt durch die Schiene die planparallelen Kontaktflächen der Stahistücke;F i g. 3 shows the plane-parallel contact surfaces of the steel pieces in a vertical section through the rail;

Fig.4 zeigt einen horizontalen Schnitt durch die Verbindung des Kabelschuhs mit der Schiene.Fig.4 shows a horizontal section through the Connection of the cable lug to the rail.

Beim bekannten aluminothermischen Schmelzschweißverfahren werden die Schienen mit einer definierten Lücke verlegt, die mit Gießformhälften aus gebundenem Quarzsand umgeben wird. Der Gießraum mit den Schienenenden wird üblicherweise von oben durch die Form mit einer Gasflamme vorgewärmt. Beim anschließenden Einguß des heißflüssigen auf aluminothermischem Wege erzeugten Stahls werden die Schienenenden aufgeschmolzen und verschweißt.In the known aluminothermic fusion welding process, the rails are defined with a A gap was laid, which is surrounded by halves of the casting mold made of bonded quartz sand. The casting room with the rail ends is usually preheated from above through the mold with a gas flame. During the subsequent pouring of the hot liquid on the aluminothermic The ends of the rails are melted and welded using the steel produced.

Gemäß F i g. 1 werden die Gieilformhäiften 2 um die Schiene gelegt. In die Gießform sind die mit Bohrungen versehenen Stahlstücke 3 eingelegt Die Gießformhälften 2 enthalten für die Vorwärmung und den Giefivnrgang notwendige Luftpfeifen 4 und Steiger 5, die mit dem Gießraum in Verbindung stehen. Gemäß F i g. 1 enthalten beide Gießformhälften 2 je ein Stahlstück 3. Sollen die elektrischen Leiter jedoch nur einseitig an die schiene ι angeschlossen werden, so wird eine Gießformhälfte 2 mit Stahlstück 3 verwendet und eine ohne Stahlstück 3, die dann nur aus Sand besteht.According to FIG. 1 the Gieilformhäifte 2 are placed around the rail. The ones with holes are in the mold provided steel pieces 3 inserted The mold halves 2 contain for the preheating and the Giefivnrgang necessary air pipes 4 and risers 5, which are in communication with the casting room. According to FIG. 1 Both casting mold halves 2 each contain a piece of steel 3. However, if the electrical conductors are only to be connected on one side the rail ι are connected, so a mold half 2 used with piece of steel 3 and one without piece of steel 3, which then consists only of sand.

F i g. 2 zeigt einen horizontalen Schnitt durch die mit einer Lücke von etwa 20 mm verlegten Schiene 1, die Gießformhälften 2 und die darin eingelegten Stahlstükke 3. Der so geschaffene Gießraum wird üblicherweise mit einer Gasflamme vorgewärmt. Durch den Einguß eines aluminothermisch erzeugten, heißen Stahls in die Gießformen 2 werden gleichzeitig die Schienen 1 und die Stahlstücke 3 miteinander verschweißt. Nach dem Erkalten des eingegossenen Stahls werden die Gießformhälften abgenommen.F i g. 2 shows a horizontal section through the rail 1 laid with a gap of about 20 mm, the Casting mold halves 2 and the steel pieces 3 inserted therein. The casting space created in this way is usually preheated with a gas flame. By pouring an aluminothermically produced, hot steel into the Casting molds 2, the rails 1 and the steel pieces 3 are welded together at the same time. After this When the cast steel cools down, the mold halves are removed.

Gemäß F i g. 3 werden an den entstandenen planparallelen Kontaktflächen der Stahlstücke 3 die Kabelschuhe 6 mit den elektrischen Leitern 7 über Schrauben 8 angeklemmt.According to FIG. 3, the cable lugs are on the resulting plane-parallel contact surfaces of the steel pieces 3 6 clamped to the electrical conductors 7 via screws 8.

In Fig.4 wird zwischen Kabelschuh 6 und Stahlstück 3 zur Vergrößerung der Übergangsfläche und zur Verminderung der Übergangswiderstände Kupferringe 9 eingelegt.In Fig.4 between the cable lug 6 and piece of steel 3 to enlarge the transition area and to reduce the transition resistance copper rings 9 inserted.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Claims: 22

1. Method only production of contact surfaces for the connection of electrical conductors to rails s for fastening the electrical. Ladder on the rail, characterized in that the fastening is carried out on one or two perforated Siaiuaiü'k- _S u ken (3) which are adapted to the rail web and arranged between the rail ends to be welded and which are welded in at the same time as the rail ends are welded together.

2. The method according to claim 1, characterized in that the steel pieces (3) then after tinned after welding.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that between the welded Steel piece (3) and the electrical conductor (7) inserted copper rings (9) or tinned copper rings (9) will.