Verfahren zum Ausrichten und Verschweissen alter Schienenstösse mit abgebogenen Schienenenden im Gleis. Es ist bekannt, dass die bei Eisenbahn- und Strassenbahngleisen angewandten me chanischen Schienenverbindungen sich im Betrieb trotz bester Wartung allmählich lockern, indem die Verbindungslaschen und die Schienenklammern durch Verschleiss und Schlagwirkung ungenau werden. Durch die Lockerung wird die Beanspruchung der Stossteile beim Befahren schlagartig, und es entstehen an den Stössen Ausfahrungen und Schlaglöcher. Häufig werden die Schienen enden durch die Schlagbeanspruchung auf gewisse Entfernung vom Stoss nach unten abgebogen.
Ein Gleis, bei dem sich ein sol- eher Zustand eingestellt hat, ist minderwer tig und nur noch kurze Zeit betriebsfähig.
Es ist bekannt, derartig ausgefahrene Schienenstösse durch Schweissen, insbeson dere durch aluminothermisehe Verschwei- ssung der Schienenenden zu beseitigen. Für die Durchführung dieser Schweissungen waren bisher besondere Pressen erforderlich, mittels denen die abgebogenen Schienen enden, nachdem sie von den Laschen befreit sind, eingespannt, ausgerichtet und beim aluminothermischen Schweissen in .Abstand voneinander gehalten werden. Das Ausrich ten eines solchen Stosses mittels der Presse ist mit Schwierigkeiten verknüpft, denn es müssen beträchtliche Kräfte angewendet werden, um die abgebogenen Schienenenden gerade zu biegen.
Nach dieser Arbeitsweise gelingt das Ausrichten der Schienen nicht immer einwandfrei, zumal dann, wenn die abgebogenen Schienenenden sehr stark von der Geraden abweichen.
Die Erfindung betrifft ein einfaches Ver fahren zum Ausrichten und Verschweissen alter, im Gleis befindlicher Schienenstösse mit abgebogenen Schienenenden, ohne Ver wendung einer Schienenpresse und besteht darin, dass die Schienenenden bei kaltblei bendem Schienenfuss an der Stelle, wo die Abbiegung beginnt, wenigstens am Kopfe so erwärmt werden, dass sie nach dem Ab kühlen gerade gerichtet sind, worauf die Schienenenden aluminothermisch verschweisst werden. Durch diese Wärmebehandlung kommt das herabhängende Schienenende zwangsläufig hoch, so dass hierdurch wieder eine vollkommen gerade Lage der Schienen herbeigeführt werden kann.
Die Wärme behandlung wird zweckmässig so ausgeführt, dass die Stelle der Schienenenden, wo die Abbiegung beginnt Knickstelle), wenig stens am Schienenkopf von oben und von den Seiten mittels einer oder mehrerer Gas brenner, autogener Schweissbrenner oder son stiger Wärmequallen etwa rotglühend er hitzt. Ist der Knick sehr stark, so wird stär ker und ausser dem Schienenkopf auch noch der obere Teil des Schienensteges erhitzt.
Durch die Erhitzung ist der Werkstoff be strebt, sich auszudehnen. .Hieran ist er da durch gehindert,, dass der kalt bleibende Teil des Steges und der Schienenfuss, die beide zusammen ein grosses Widerstandsmoment gegen Biegung haben, nicht nachgeben. In folgedessen wirkt, sich die Erwärmung des Schienenkopfes an der Knickstelle als Selbst stauchung des Schienenkopfwerkstoffes an dieser Stelle aus. Beim Erkalten zieht sich der bereits gestauchte Werkstoff noch weiter zusammen.
Die dabei im Schienenkopf bezw. im obern Teil des Steges auftretenden Schrumpfungskräfte sind erfahrungsgemäss so gross, dass von ihnen nunmehr das Wider standsmoment des Schienenfusses und des kalten Teils des Steges überwunden und die gesamte Knickstelle gerade gebogen wird. Je von der Art und Grösse der Herabbiegung des zu richtenden Schienenendes hängt es ab, ob und wie lange nur der Kopf oder auch noch ein kleineres oder grösseres Stück des Steges erhitzt wird.
Nach dem auf diese Weise bewirkten Ausrichten der Schienen enden wird der Stoss in an sich bekannter Weise aluminothermisch verschweisst. Für die aluminothermische Verschweissung wird zweckmässig die Zwischengussschweissung verwendet, bei der eine Verschmelzung der Schienenenden mit dem aus der alumino- thermischen Schweissportion ausgeschiedenen und dem Schienenwerkstoff metallurgisch angepassten Stahl erfolgt.
Nach der Schwei- ssung folgt die bekannte Bearbeitung der Schienenfahrfläche. Die Gleisinstandsetzung ist somit schnell und ohne grosse Störung des Verkehrs ausführbar. Durch' das Verfah ren gemäss der Erfindung ist es möglich, Schweissungen unter Aufrechterhaltung des Verkehrs durchzuführen und die für die Schweissung erforderliche Zeit, auf ein Min destmass herabzumindern. :Dies ist ganz be sonders wertvoll, da es oft ummöglich ist, den Verkehr abzulenken, z.
B. auf einglei sigen Strecken, wo bisher Stossschweissungen an alten Schienenstössen in der Nacht durch geführt werden mussten; was sich auch auf die Qualität der Arbeitsausführung ungün stig auswirkte.
Zur Beschleunigung des erfindungsge mässen Ausrichtens der abgebogenen Schie nenenden wird zweckmässig auf die zu er hitzende Stelle des Schienenendes eine Haube gesetzt, die eine bessere wärmetechnische Wirkung ergibt, indem sie die Wärmeaus strahlung verhindert und auch eine Dosie rung der Wärmezufuhr ermöglicht. Die Haube kann ausserdem so ausgebildet sein, dass sie die Erhitzung im Fuss verhindert, oder dass sie 'zumindest verhütet, dass der Fuss von der Heizflamme getroffen werden kann und dadurch die technische Wirkung, das heisst das Ausrichten der Schienenenden beeinträchtigt wird.
Die Verwendung der Haube ergibt ferner die Möglichkeit, den Fuss, falls erforderlich, zu kühlen, um so die Wirkung des Schienenrichtens noch zu ver grössern. Die Haube ist in ihrer Gestalt dem jeweiligen Zweck angepasst. Sie kann bei spielsweise aus Blech, Gusseisen oder der gleichen bestehen und mit feuerfestem Stoff ausgekleidet sein oder nur aus feuerfestem Stoff bestehen. Sie kann einteilig sein oder aus zwei oder mehreren Teilen bestehen, die miteinander verschraubbar oder gelenkig verbunden sind.
Auch bei Verwendung solcher Hauben kann bei Gleisen, die sich in. Betrieb befin- den und bei denen die Zugpause verhältnis mässig kurz ist, fast ununterbrochen gear beitet und so die Arbeitszeit vollständig nutzbringend verwendet werden. Denn zum Durchlassen des Zuges ist es gegebenenfalls nur nötig, die Haube abzunehmen, was ohne Schwierigkeiten geschehen kann.
Wie bereits erwähnt, findet das alumino- thermische Verschweissen der auf diese Weise gerade gerichteten Schienen ohne Ver wendung einer Presse zweckmässig nach dem aluminothermischen Zwischengussverfahren statt, bei dem die an der Schweissstelle mit einer Giessform umgebenen Schienenenden in dem ganzen Querschnitt der Stosslücke durch Zwischen- und Umguss aus alumino- thermischem Stahl verschmolzen werden, der vorzugsweise durch stahlbildende Zusätze dem Schienenwerkstoff metallurgisch an gepasst werden kann.
Das Mindestmass der Stosslücke richtet sich nach der Grösse der zu schweissenden Schienenprofile. Wird die ses Mindestmass unterschritten, so ergibt sich ein poröser Zwischenguss und eine unvoll kommene Aufschmelzung der Schienenenden. Anderseits kann aber durch das beim erfin dungsgemässen Ausrichten der Schienen enden erfolgende Geradebiegen derselben die Stosslücke in solchem Masse verkleinert wer den, dass das für die Zwischengusslücke er forderliche Mindestmass unterschritten wird.
Hinzu kommt, dass durch die beim alumiao- thermischen Schweissen unerlässliche Vor- wärmung die Zwischengusslücke noch weiter verkleinert wird.
Um trotzdem ohne die Verwendung einer Schienenpresse, welche die beiden Schienenenden in dem für die Zwischengusslücke erforderlichen Abstand hält, die notwendige Grösse der Zwischen gusslücke zu gewährleisten, werden zweck mässig in die Stosslücke an den Aussenkanten der Schienenköpfe Abstandsstücke mit einem dazwischen belassenen freien Raum einge trieben, die in ihrer Dicke der für den Zwi- schenguss erforderlichen Lücke entsprechen den und durch den von oben in die Giessform eingegossenen aluminogenetischen Stahl bis zur Beendigung des Auffüllens der Zwi- schengusslücke aufgeschmolzen werden.
Die völlige Aufschmelzung der Abstandsstücke wird beispielsweise dadurch ermöglicht, dass sie unter dem Eingusskanal der Form an geordnet sind. Da ihre gänzliche Aufschmel- zung erst dann beendet ist, wenn die Z-,vi- schengusslücke bereits mit aluminogeneti- schem Stahl aufgefüllt ist, so wird die Zwi- schengusslücke in ihrer vollen Grösse bis zum Eintritt der vollständigen Verschweissung der Querschnitte aufrecht erhalten.
Erst nach diesem Zeitpunkt kann sich der durch das Eintreiben der Abstandsstücke bezw. der durch die Verhinderung der Ausdehnung beim Vorwärmen aufgestapelte Schienen längsdruck auslösen und sich in einer selbst tätigen Stauchung der Schweissstelle auswir ken. Diese Selbststauchung ist nützlich, dz sie einen Teil des Zwischengusses, nachdem er seinen Zweck erfüllt hat, aus der Schweiss stelle wieder herauspresst, den verbleibenden Teil des Zwischengusses verdichtet und die Schweisszone verkleinert.
Das Verfahren gemäss der Erfindung ist auf beiliegender Zeichnung in einem Aus führungsbeispiel veranschaulicht.
Fig. 1 zeigt das eine Schienenende eines Schienenstosses, wobei das im Laufe des Be triebes herabgebogene Ende in übertrieben verzerrtem Massstab dargestellt ist; Fig. 2 ist ein Querschnitt nach Linie A-A der Fig. 1; Fig. ss ist eine Stirnansicht von links auf Fig. 1; Fig. 4 ist ein Querschnitt durch den Schienenstoss mit angesetzter Giessform;
Fig. 5 stellt den Schienenstoss in Seiten ansicht mit einer Formenhälfte dar, und Fig. 6 ist eine Aufsicht auf den Schienen stoss.
In Fig. 1 befindet sich der Knick des im Betrieb herabgebogenen Endes der Schiene a bei A-A. Die zum Zwecke der Erwärmung des Schienenkopfes und des obern Teils des Steges anzusetzende Haube oder Muffel b ist in Fig. 1 gestrichelt dargestellt. Sie kann oben durch einen mit Abzugsöffnungen h ver- sehenen Deckel b' verschlossen sein (Fig. 2). An den Seiten ist sie mit Öffnungen k zum Einblasen von Gasflammen versehen. Die Erwärmung kann auch durch irgendwelche andern Wärmequellen erfolgen.
Gemäss Fig. 2 und 3 ist die Muffel h im vorliegen den Fall zweiteilig ausgebildet. Sie kann auch eine andere, den jeweiligen Verhältnis sen angepasste Form haben. Nachdem die Form angesetzt worden ist, werden durch einen oder mehrere Gasbrenner, autogene Schweissbrenner oder dergleichen Gasflam men in die Muffel eingeblasen, welche im vorliegenden Fall den Kopf und den obern Teil des Steges der Schiene an der Knick stelle etwa bis zur Rotglut erhitzen. Die Er hitzung wird so lange fortgesetzt, dass die Schiene nach ihrer Abkühlung gerade gerich tet ist.
Nach dein Ausrichten der Schienenenden werden gemäss Fig. 4 bis 6 zwischen die Köpfe der Schienen a des Schienenstosses an den Aussenkanten der Stossfuge zwei Ab standsstücke e mit einem dazwischen belas senen freien Raum hineingetrieben, so dass sie unter Druckspannung die Schienenenden mit einer für den aluminothermischen Zwi schen- oder Schmelzguss ausreichenden Lücke auseinanderhalten. Die Abstandsstücke be stehen beispielsweise aus Eisen oder Stahl ohne oder mit besonderen Zusätzen wie Man gan oder Chrom. Sie besitzen je nach Form und Schwere des Schienenprofils zweck mässig eine Dicke von 5 bis 8 mm.
Bei klei neren Schienen wird eine geringere, bei grö sseren Schienen eine grössere Stärke der Ab standsstücke gewählt. Nach dem Eintreiben der Abstandsstücke wird der Schienenstoss mit der Giessform f umsetzt, die mit einem obern Einguss g versehen ist. Der alumino- genetische Stahl fliesst aus einem Tiegel, der in der Zeichnung nicht dargestellt ist, auf die Sandbrücke c der Giessform und von da in Richtung der Pfeile durch zwei Kanäle in den Hohlraum der Form.
Dabei werden die Abstandsstücke e an den Aussenkanten des Kopfes der Schienen aa von dem einflie ssenden aluminogenetischen Stahl unmittel bar bespült, so dass der Aufschmelzvorgang der Abstandsstücke sowie der Schienenenden sofort beginnt. Die Stärke der Abstands stücke e ist für jedes Schienenprofil so er mittelt, dass ihre Aufschmelzung im wesent lichen erst bei beendetem Einguss des alu- minogenetischen Stahls vollständig ist:
Process for aligning and welding old rail joints with bent rail ends in the track. It is known that the mechanical rail connections used in railway and tram tracks gradually loosen during operation, despite the best maintenance, in that the connecting straps and the rail clips become imprecise due to wear and tear and impact. As a result of the loosening, the stress on the impact parts when driving on becomes abrupt, and the impacts create protrusions and potholes. Often the rails end up being bent downwards by the impact stress at a certain distance from the joint.
A track that is in such a condition is of poor quality and can only be operated for a short time.
It is known to eliminate such extended rail joints by welding, in particular by aluminothermic welding of the rail ends. To carry out these welds, special presses were previously required, by means of which the bent rails end after they have been freed from the tabs, clamped, aligned and kept at a distance from one another during aluminothermic welding. The Ausrich th such a joint by means of the press is associated with difficulties because considerable forces have to be applied to straighten the bent rail ends.
With this method of operation, the alignment of the rails is not always successful, especially when the bent rail ends deviate greatly from the straight line.
The invention relates to a simple process for aligning and welding old rail joints located in the track with bent rail ends, without using a rail press and consists in the fact that the rail ends with cold remaining rail foot at the point where the turn begins, at least at the head are heated so that they are straightened after cooling, whereupon the rail ends are aluminothermically welded. As a result of this heat treatment, the hanging rail end inevitably comes up, so that a completely straight position of the rails can be brought about again.
The heat treatment is expediently carried out in such a way that the point of the rail ends where the bend begins, the kink), at least on the rail head, from above and from the sides using one or more gas burners, oxy-fuel welding torches or other heat jellyfish, it is heated to something red-hot. If the kink is very strong, it is heated more intensely and, in addition to the rail head, also the upper part of the rail web.
When heated, the material tends to expand. He is prevented from doing so by the fact that the part of the bridge that remains cold and the rail foot, which together have a large moment of resistance against bending, do not give way. As a result, the heating of the rail head at the kink acts as a self-compression of the rail head material at this point. When it cools down, the already compressed material contracts even further.
The respectively in the rail head. Experience has shown that the shrinkage forces occurring in the upper part of the web are so great that they now overcome the resistance torque of the rail base and the cold part of the web and the entire kink is bent straight. Depending on the type and size of the bending down of the rail end to be straightened, it depends on whether and how long only the head or also a smaller or larger piece of the web is heated.
After the rails have been aligned in this way, the joint is welded aluminothermally in a manner known per se. For the aluminothermic welding, inter-casting welding is expediently used, in which the rail ends are fused with the steel separated from the aluminothermal weld portion and metallurgically adapted to the rail material.
After the welding, the known machining of the rail running surface follows. Track maintenance can therefore be carried out quickly and without major disruption to traffic. By 'the method according to the invention, it is possible to carry out welds while maintaining the traffic and to reduce the time required for the welding to a minimum. : This is particularly valuable as it is often impossible to divert the traffic, e.g.
B. on single line routes, where previously butt welds on old rail joints had to be carried out at night; which also had an unfavorable effect on the quality of the work done.
To accelerate the erfindungsge Mässen aligning the bent rail ends, a hood is expediently placed on the point to be heated on the rail end, which gives a better thermal effect by preventing the heat radiation and also allows a Dosie tion of the heat supply. The hood can also be designed in such a way that it prevents the foot from heating up, or that it at least prevents the foot from being hit by the heating flame and thereby impairing the technical effect, i.e. the alignment of the rail ends.
The use of the hood also makes it possible to cool the foot, if necessary, in order to further increase the effect of the rail straightening. The shape of the hood is adapted to the respective purpose. You can for example consist of sheet metal, cast iron or the like and be lined with refractory material or consist only of refractory material. It can be in one piece or consist of two or more parts that can be screwed or articulated to one another.
Even if such hoods are used, it is possible to work almost continuously on tracks that are in operation and on which the train break is relatively short, so that the working time can be used to full benefit. Because to let the train through, it may only be necessary to remove the hood, which can be done without difficulty.
As already mentioned, the alumino-thermal welding of the rails straightened in this way takes place without the use of a press according to the aluminothermic intermediate casting process, in which the rail ends surrounded at the welding point with a casting mold in the entire cross-section of the joint gap through intermediate and Casting made of aluminothermal steel are fused, which can preferably be metallurgically matched to the rail material by means of steel-forming additives.
The minimum size of the joint depends on the size of the rail profiles to be welded. If this minimum dimension is not reached, the result is a porous intermediate casting and incomplete melting of the rail ends. On the other hand, however, when the rails end in accordance with the invention, the straight bending thereof can reduce the joint gap to such an extent that it falls below the minimum required for the intermediate casting gap.
In addition, the preheating, which is indispensable for aluminothermic welding, further reduces the inter-cast gap.
In order to ensure the necessary size of the intermediate casting gap without the use of a rail press, which keeps the two rail ends at the distance required for the intermediate casting gap, spacers with a free space between them are expediently driven into the joint gap on the outer edges of the rail heads which correspond in their thickness to the gap required for the intermediate casting and are melted by the aluminogenic steel poured into the casting mold from above until the intermediate casting gap has been filled.
The complete melting of the spacers is made possible, for example, in that they are arranged under the sprue of the mold. Since its complete melting is only complete when the Z, viscous cast gap has already been filled with aluminogenic steel, the intermediate cast gap is maintained in its full size until the cross-sections are completely welded.
Only after this point in time can the BEZW by driving in the spacers. the rails that are stacked up during preheating trigger longitudinal pressure by preventing expansion and result in an automatic compression of the welding point. This self-upsetting is useful because it presses a part of the intermediate casting out of the welding point again after it has served its purpose, compressing the remaining part of the intermediate casting and reducing the weld zone.
The method according to the invention is illustrated in an exemplary embodiment on the accompanying drawing.
Fig. 1 shows the one end of a rail of a rail joint, the end bent down in the course of the loading is shown on an exaggeratedly distorted scale; Fig. 2 is a cross-section on line A-A of Fig. 1; Fig. 5s is a left end view of Fig. 1; 4 is a cross-section through the rail joint with the mold attached;
Fig. 5 shows the rail joint in side view with a mold half, and Fig. 6 is a plan view of the rail joint.
In Fig. 1 the bend of the end of the rail a which is bent down during operation is at A-A. The hood or muffle b to be attached for the purpose of heating the rail head and the upper part of the web is shown in dashed lines in FIG. It can be closed at the top by a cover b 'provided with extraction openings h (FIG. 2). On the sides it is provided with openings k for blowing gas flames. The heating can also be done by any other heat source.
According to FIGS. 2 and 3, the muffle h is designed in two parts in the present case. It can also have a different form adapted to the respective conditions. After the form has been set, one or more gas burners, autogenous welding torches or the like gas flames are blown into the muffle, which in the present case heat the head and the upper part of the web of the rail at the bend about to red heat. The heating is continued so long that the splint is straightened after it has cooled down.
After aligning the rail ends, according to Fig. 4 to 6, between the heads of the rails a of the rail joint at the outer edges of the butt joint, two spacer pieces e are driven in with a free space left between them, so that they under compressive stress the rail ends with one for the aluminothermic Keep a sufficient gap apart between cast or melt cast. The spacers are for example made of iron or steel with or without special additives such as Man or chrome. Depending on the shape and weight of the rail profile, they have a useful thickness of 5 to 8 mm.
With smaller rails, a smaller thickness of the spacers is selected, with larger rails a greater thickness. After driving in the spacers, the rail joint is implemented with the casting mold f, which is provided with an upper sprue g. The alumino-genetic steel flows from a crucible, which is not shown in the drawing, onto the sand bridge c of the casting mold and from there in the direction of the arrows through two channels into the cavity of the mold.
The spacers e on the outer edges of the head of the rails aa are flushed with the inflowing aluminogenic steel immediately, so that the melting process of the spacers and the rail ends begins immediately. The thickness of the spacers e is determined for each rail profile in such a way that they are essentially only completely melted when the aluminogenetic steel has been poured in: