Titel: Cubitt's Vervollkommnungen des Eisenbahnbaues und der dazu erforderlichen Materialien.
Autor: Beil, Johann Adam
Fundstelle: 1843, Band 89, Nr. XXI. (S. 81–88)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj089/ar089021

XXI. W. Cubitt's Vervollkommnungen des Eisenbahnbaues und der dazu erforderlichen Materialien.

Mitgetheilt von Hrn. Hofrath Beil, Director der Taunus-Eisenbahn.

Mit Abbildungen auf Tab. II.

Anfangs bediente man sich der Steinwürfel zu Unterlagen für die Schienenstühle der Eisenbahnen, während man jezt allgemein anerkennt, daß hölzerne Querschwellen weit vorzuziehen sind, weil sie die Bahn in viel besserem Stand erhalten und beide parallele Schienenlagen solidarisch mit einander verbinden.

Welche Art von Unterlagen man aber auch anwenden mochte, so befestigte man stets (mit nur sehr wenigen Ausnahmen, die wir gleich anführen werden) die Stühle mittelst eiserner Nägel auf dieselben. Die lange Erfahrung, welche England in allen Beziehungen des Eisenbahnwesens besizt, machte es möglich, die Mangelhaftigkeit der Befestigung mit Eisen zu erkennen, und nur der Umstand, daß noch kein besseres Ersazmittel gefunden war, ließ das alte System unverändert beibehalten, bis es unlängst Hrn. Cubitt, Oberingenieur der London-Dover-Eisenbahn, gelang, das Problem zu lösen.

Um sich von der nachtheiligen Veränderung, welche die eisernen Befestigungsmittel mit der Zeit erleiden, und von den verschiedenartigen Folgen, welche daraus entstehen können, zu überzeugen, wurden einige Nägel, welche mehrere Jahre auf der Bahn von Manchester nach Liverpool gedient haben, mit Sorgfalt herausgenommen. In Folge der ursprünglichen mangelhaften Ausführung (einer Mangelhaftigkeit, die bei jeder bedeutenden Fabrication unausbleiblich ist, wo Oekonomie hauptsächlichster Zwek ist) füllen die Nägel die in den Schienenstühlen dafür bestimmten Löcher nicht genau aus; die natürliche Wirkung dieses zwischen Nagel und Stuhl bestehenden Raumes ist aber das Eindringen des Wassers, wodurch die rasche Oxydirung beider Körper bewerkstelligt wird. Fügen wir nun dieser einen Ursache der Zerstörung die durch die Convois veranlaßte Erschütterung beider mit einander in Berührung stehender, aber nicht fest verbundener Körper bei, so ist leicht begreiflich, daß jede solche Erschütterung eincn Stoß des Nagels gegen den Stuhl bewirken |2| muß, wodurch die oxydirten Theilchen abgelöst werden. So wurde ein Nagel, welcher ursprünglich 19 Millimeter Durchmesser besaß, durch vorerwähnte Ursachen bis auf 9 Millimeter reducirt, während die correspondirende Oeffnung des Stuhls sich in Folge derselben Einflüsse von 19 auf 23 Millimeter erweiterte und der Nagel also einen Spielraum von 14 Millimetern erlangte. Daraus ersieht man, wie weit die eiserne Befestigungsmethode, welche man früher für die die dauerhafteste und solideste gehalten hatte, die gehegten Erwartungen hinter sich läßt. Die grobe oberflächliche Weise, womit die Stühle gewöhnlich bearbeitet werden, führt eben so nachtheilige Folgen mit sich, als wir sie eben von den Nägeln geschildert haben.

Aus dieser Unregelmäßigkeit der Stühle — einer natürlichen Folge der größeren oder geringeren Geschiklichkeit der verschiedenen Former — ergibt sich das mangelhafte Anpassen derselben mit der Schwelle und der Schiene, so wie die Abweichungen in der Parallele der Schienenreihen und der Neigungen, welche diese nach dem Innern der Bahn zu haben sollen.

Es ist unmöglich die ungefähren Kosten zu veranschlagen, welche durch diese verschiedenen Unvollkommenheiten in dem System der Befestigung und dem Gusse der Stühle erwachsen. Die Ausgabe für Anschaffung neuer Nägel ist gar nichts im Vergleich mit den weit bedeutenderen Abnuzungen der anderen Theile des Materials.

Zuerst kommen hier die Querschwellen, welche sich durch die Erschütterungen verrüken, und erneuert werben müssen, weil sie die Nägel nicht mehr in dasselbe Loch aufnehmen können; die Stühle nuzen sich ab und zerbrechen.

Vornehmlich sind es aber Locomotive und Wagen, welche wegen unvollständiger Festigkeit der Bahn einer unregelmäßigen nachtheiligen Bewegung ausgesezt sind, und sogar zuweilen aus den Schienen gerathen. Die directen und indirecten Schäden sind unberechenbar, besonders dann, wenn durch eine der genannten Ursachen eines der betrübenden Ereignisse stattfindet, wobei die Sicherheit der Reisenden gefährdet wird, und Veranlassungen zu Klagen und Entschädigungen, welche den Gesellschaften zur Last fallen, entstehen.

Um diesen Uebelständen abzuhelfen, hat sich Hr. W. Cubitt an die HHrn. Ransome und May, geschikte Eisengießer in Ypswich, gewendet und sie beauftragt, Versuche anzustellen, aus denen die nachstehend beschriebenen Verbesserungen hervorgegangen sind.

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Neues Modell für Stühle.

Die von den HHrn. Ransome und May vorgenommenen Abänderungen in der Fabrication der Stühle12) bestehen vornehmlich darin, daß sie die Bearbeitung durch Menschenhände, deren nachtheilige Folgen oben besprochen wurden, durch mechanische Vorrichtungen ersezen, wodurch man ganz gleiche Resultate erzielt. Fig. 20, 21 und 22 zeigen einen Stuhl nach dem neuen Modell, weches je zt auf der Bahn von London nach Dover angewendet ist. Die angebrachten Verstärkungen sind so beschaffen, daß sie dem Stuhl hinlängliche Solidität und Widerstandskraft gewähren, ohne das Gewicht desselben unnöthigerweise zu vermehren. Eine Randleiste c, Fig. 21, welche den Winkel b zum Theil überdekt, ist dazu bestimmt, die Schiene auf eine unerschütterliche Weise in dem Stuhle zu befestigen. Bei Stühlen für Ausweichungen, wo es von höchster Wichtigkeit ist, jede nach Oben gehende Bewegung der Schiene zu verhüten, verlängert sich die Leiste c von dem mittleren Vereinigungspunkte aus bis zur punktirten Linie c, Fig. 21.

Die Löcher d, d, Fig. 22, zur Aufnahme der Nägel, sind gleichfalls nach einer neuen Methode angebracht. Sie befinden sich auf zwei verschiedenen Seiten, während sie bisher auf einer und derselben Linie standen. Durch diese Abänderung soll das Spalten der Querschwellen, ob durch Einschlagen der Nägel oder in Folge der Convois, verhindert werden, denn die Hölzer werden vielmehr geschwächt, wenn beide Löcher sich auf der nämlichen Linie befinden und dieselben Fasern zugleich angreifen.

Eine andere wesentliche Abänderung besteht in der Anwendung eines Kerns und einer Form von Metall, wodurch jederzeit ganz gleiches Kaliber und sehr feiner glatter Guß erlangt wird. Vorzüglich schäzbar ist dieser metallene Kern, indem dadurch der Raum für die Schiene, so wie auch die Neigung, welche sie nach dem Innern der Bahn nehmen muß, mit solch mathematischer Genauigkeit ausgespart wird, daß weder Ungeschiklichkeit noch Nachlässigkeit der Arbeiter, welche zum Antreiben der Keile berufen sind, die Schiene aus ihrer regelmäßigen Lage zu bringen vermögen.

Hr. Cubitt hält die mathematische Genauigkeit aller Theile der Schienenstühle für so wichtig, daß er alle für die Bahn von London nach Dover gelieferten einzeln untersuchen läßt, und jene, deren |84| Punkte e, f, Fig. 21, nur um 1 Millimeter mit der Basis j, h differiren, auf seinen Befehl zurükgewiesen werden. In dieser Beziehung müssen wir beifügen, daß unter allen nach diesem Modell von Ransome und May gegossenen Stühlen sich im Verlauf eines Jahres keine 2 Proc. Ausschuß auf dem Hüttenwerk ergaben, und unter den 4,000,000 Kilogr., welche für die London-Dover-Bahn geliefert wurden, ungeachtet der großen Strenge bezüglich der Ausscheidung nicht ein einziges Stük zurükgewiesen wurde. Dieses merkwürdige Resultat beweist zugleich die Sorgfalt, welche die Gießer auf die Arbeit verwendeten und die Vorzüge der durch mechanisches Formen erlangten Resultate in Vergleich jener durch Menschenhände.

Hölzerne Bolzen oder Nägel.

Im Eingang ist erwähnt, daß die schlimmen Folgen, welche durch eiserne Befestigungen entstanden sind, zu verschiedenen Versuchen für Substituirung hölzerner Nägel zur Befestigung der Stühle auf die Unterlagen veranlaßt haben. Im natürlichen Zustande angewendet, leisteten diese hölzernen Nägel indessen schlechte Dienste, denn bei trokenem Wetter schrumpften sie ein und ließen dem Stuhle Spielraum, wodurch die Verderbung des Materials beschleunigt wurde und den Gesellschaften beträchtliche Unterhaltungskosten erwuchsen.

So unvollkommen aber die hölzernen Nägel seyn mögen, so sind doch auch die eisernen so mangelhaft, daß mehrere Ingenieure, unter anderen Hr. Sequin, die ersteren vorzogen und ausschließlich anwendeten.

Vor einigen Jahren wurde eine Methode vorgeschlagen, welche dem Austroknen und successiven Anschwellen der Holznägel abhelfen sollte; sie bestand darin, daß man die Nägel vor dem Gebrauche durch eine Presse gehen ließ. Die ersten Versuche schienen auch günstige Resultate zu versprechen, bald bemerkte man aber, daß die Nägel nur kurze Zeit, nachdem sie die Presse verlassen, ihre früheren Dimensionen wieder anzunehmen trachteten, und nach wenigem Lagern im Magazin allen hygrometrischen Veränderungen der Luft und des Aufbewahrungsortes ausgesezt waren.

Folgendes ist nun die Methode der HHrn. Ransome und May, mittelst deren es ihnen gelungen ist, die hölzernen Nägel ganz vorzüglich gegen die Einflüsse äußerer Einwirkungen zu bewahren.

Der Nagel wird aus dem Herz von Eichenholz der Faser nach behauen und grob in die Form, welche er haben soll, bearbeitet. Fig. 25 zeigt ihn in der Hälfte der natürlichen Größe; darauf dringt man ihn in eine Form mit konischer Oeffnung, deren innere |85| Dimensionen der Gestalt des fertigen Nagels gleichkommen, Fig. 24. Das in der Form befindliche Holz wird eine halbe Stunde lang der Wirkung des Dampfes ausgesezt, und zwar bei einer Temperatur, die hinreichend ist, um das in dem Holz enthaltene Harz und den Saft auszuziehen. Hierauf läßt man es erkalten, und das auf diese Art präparirte Holz hat eine fast andauernde Pressung erhalten, welche es auf 63 Proc. seines ursprünglichen Volumens reducirte, und dabei 50 Proc. an Stärke gewonnen.

Die innere Form der Presse gibt dem Nagel drei verschiedene Durchmesser und beinahe das Ansehen von zwei abgeschnittenen Kegeln von verschiedener Basis, die sich an der Spize verbinden. So ist an dem oberen Theile des Nagels, welcher für die Stuhlplatte bestimmt ist, c, c, Fig. 24, und den Kopf des Nagels bildet, der Durchmesser viel größer als anderwärts, weil dieser Theil die Schläge auszuhalten hat, und deßhalb stärker seyn muß. Die geringe Abweichung seiner Form, welche er dadurch erhält, macht ihn um so mehr zu einem undurchdringlichen Stopfen und verhindert das Einsikern des Wassers und die daraus folgende Oxydirung der Stühle. An der Stelle a, a ist der Durchmesser kleiner als am Kopfe c, c, und sogar um circa 1 Millim. geringer als am äußeren Ende b, b, wodurch der Nagel einmal mit Gewalt bis zur Stelle, die er einnehmen soll, gelangt, unabweichlich befestigt ist. Das geringe Streben zum Anschwellen, welches das gepreßte und präparirte Holz etwa noch haben mag, kann nur zur festeren Verbindung desselben mit der Schwelle beitragen, welche nunmehr einen einzigen Körper mit dem Nagel bildet.

Von dem Legen der Bahn.

Im Widerspruche mit dem bisher befolgten Gebrauche hat Hr. Cubitt für die Bahn von Dover Schwellen von dreiekiger Form adoptirt, welche mittelst zweimaligem Sägeschnitt aus nordischen Tannenbohlen von 30 bis 35 Centimetern Durchmesser gebildet wurden, Fig. 16. Diese Schwellen werden mit dem Winkel nach Unten gelegt (Fig. 17), was denselben eben so viel Basis, als den rechtwinkligen Schwellen gibt, welche doppelt so viel Holz haben, und außerdem gestattet, den Grundbau sehr exact auszuführen, so wie das Niveau der Bahn zu erhalten, ohne die Schwellen aufheben oder auf die Seite schieben zu müssen.13)

In Frankreich, wo man runde Hölzer verwendet, würde man dieselben Vorzüge in Betreff der Dauerhaftigkeit erlangen, wenn |86| man dieselben spalten und den Splint nach Unten sezen wollte. Auf der Bahn von Dover waren die Schwellen anfänglich nur grob behauen, und Hr. Cubitt ließ die Stellen für die Stühle zurichten und behobeln. Es wurde hiebei mit größter Genauigkeit zu Werke geschritten und so lange das mit Farbe bestrichene Richtscheit angewendet, bis die Parallele der Schienen auf das vollkommenste hergestellt war.

Nachdem die Schwellen zugerichtet und zum Voraus einem einzigen Loch a, a, a, a, Fig. 19, versehen sind, legt man sie auf den Grundbau, sezt den Stuhl auf und schlägt den Nagel in das Loch a ein. Hierauf wird die Schiene eingeschoben, und wenn die Schwelle definitiv gelegt ist, der Keil in steter Weise eingetrieben. Dieser Keil aus Tannenholz wird in besonderer Form gepreßt und präparirt, wie die Holznägel, mit dem einzigen Unterschied, daß die Preßkraft auf 20 Proc. beschränkt ist.

Nach Vornahme dieser eben beschriebenen Operation ist also die eine der Schienenreihen, welche die Bahn bilden, vollständig gelegt, und der Stuhl befindet sich in Folge des eingetriebenen Keils in vollkommen richtiger Stellung zur Schiene. Iezt erst wird das zweite Loch b, b, b, b gebohrt, welches zur Aufnahme des Nagels für die Befestigung der anderen Seite des Stuhls bestimmt ist.

Das Bohren der Löcher wird auf folgende Weise bewerkstelligt: man sezt nämlich ein dreifußiges Traggestell auf die Schwelle, Fig. 18, welches ein Rohr enthält, dessen Ende genau in die Oeffnung des Stuhls paßt; der innere Durchmesser des Rohrs ist ungefähr um 4 Millimeter kleiner, als jener des hölzernen Nagels. Nachdem der Apparat an seinem Plaze ist, wird der Bohrer in Bewegung gesezt und auf diese Weise ein Loch in die Schwelle gebohrt, welches nothwendig vertical und concentrisch mit jenem des Stuhls werden muß, und dessen Durchmesser — gleich dem des Rohrs — um 4 Millimeter kleiner als der Durchmesser des Nagels wird. Bei Stühlen für Ausweichungen wendet man zwei innere Nägel b, b, Fig. 19, anstatt des einen an.

Zum Legen der zweiten Schiene sezt man den Stuhl ungefähr auf seinen richtigen Plaz auf die Schwelle und schiebt die Schiene und die Keile ein; alsdann bedient man sich eines Spurmaaßes, Fig. 23, welches die Schiene zwischen die Stühle einzwängt, um die genaue Lage auf eine regelmäßige Weise zu bestimmen. Ist dieses geschehen und alles ganz genau an seinem Plaze, dann bohrt man die Löcher c und d auf die nämliche Weise wie das frühere Loch b.

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Vortheile, welche durch die beschriebenen Verbesserungen erzielt werden.

Die verschiedenen von Hrn. W. Cubitt unter Mitwirkung der HHrn. Ransome und May eingeführten Abänderungen in der Anlage und in dem Materiale von Eisenbahnen bestehen also in Folgendem:

1) Substituirung von dreiekigen an die Stelle vierekiger Schwellen.

Resultate: 50 Proc. Ersparniß in den Kosten für Holz; — solidere Unterlage für die Schienen; — erleichterte Herstellung des Grundbaues und des Rectificirens der Bahn.

2) Substituirung mechanischer Vorrichtungen an die Stelle der Handarbeit für das Formen und Gießen der Stühle, und veränderte Form dieser lezteren.

Resultate: mathematische Genauigkeit und Gleichmäßigkeit der Erzeugnisse; — unveränderliche Haltung der Schiene in dem Stuhl, und geringere Abnuzung durch die Berührung mit den Rädern der Locomotiven und Wagen; — Beseitigung der Stöße zum Vortheil der Erhaltung des Materials, so wie zur Bequemlichkeit der Reisenden; — die Unmöglichkeit, daß Stühle in Folge der vorüberfahrenden Convois ausgesprengt oder von der Stelle gerükt werden.

3) Substituirung der hölzernen Nägel und Keile, welche gepreßt und mit Dampf präparirt sind, an die Stelle eiserner Nägel und gewöhnlicher Keile.

Resulultate: Conservirung der Schwellen, vollkommene Verbindung der Schwellen mit den Stühlen; — Ersparnisse in dem Material; — Sicherheit der Reisenden.

Seit Beginn der Arbeiten an der South-Eastern-Bahn (von London nach Dover) bis zum heutigen Tage, wo Bahnstreken von ansehnlicher Ausdehnung dem Verkehr übergeben wurden, sind lediglich die oben beschriebenen Schwellen, Stühle, Nägel und Keile angewendet worden. — Schon vor der Eröffnung der mittlerweile im Betrieb befindlichen Bahnabtheilungen waren sie durch den Transport der Materialien und des Ballasts einer Circulation von mehr als 70,000,000 Kilogr. ausgesezt, ohne die geringste nachtheilige Veränderung erlitten zu haben, und während der 18 Monate, wo theilweise Dienstfahrten zur Abkürzung der Reise von London nach dem Meere stattgefunden haben, ist ebenfalls leine einzige Reparatur |88| oder Erneuerung der vervollkommneten Theile des Baumaterials erforderlich gewesen.

Die Schienen selbst bieten in ihrer oberen, der Abnuzung ausgesezten Fläche eine vollkommen gerade, gleichförmige und centrale Linie dar, während solche auf anderen Bahnen wellenförmig ist und ein immerwährends Schwanken der Locomotiven und Wagen nach beiden Seiten beurkundet — eine Bewegung — deren unheilvolle Folgen auf die feinen Organe der Locomotive, so wie auf die Dauer des übrigen Materials allen Ingenieurs hinreichend bekannt sind.

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Wir verweisen auf die Beschreibung des Patentes, welches die HHrn. Ransome und May am 15. Febr. 1841 auf ihre Verfertigung der Schienenstühle, Bolzen und Holznägel nahmen, im polyt. Journal Bd. LXXXIII S. 92.A. d. R.

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Man vergl. polyt. Journal Bd. LXXXVII S. 325.A. d. R.

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