Titel: Norris, über ein verbessertes Verfahren die Schienen an den Wechseln mit den Stühlen zu verbinden.
Autor: Norris, R. S.
Fundstelle: 1854, Band 131, Nr. XXVII. (S. 114–119)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj131/ar131027

XXVII. Ueber ein verbessertes Verfahren, die Eisenbahnschienen an den Wechseln (Stößen) mit den Stühlen zu verbinden; von Hrn. R. S. Norris.

Aus dem London Journal of arts, Octbr. 1853, S. 297.

Hr. R. S. Norris von Warrington hielt in der Gesellschaft des Ingenieur-Vereins zu Birmingham einen Vortrag über dieses Verfahren, |115| welches seit achtzehn Monaten auf einem stark befahrenen Theil der London- und Nordwest-Bahn in Anwendung ist und wegen seiner guten Resultate sich bereits weiter verbreitet hat.

Es besteht darin, die Stühle an den Schienenwechseln auf der Bahnlinie selbst, mittelst gußeiserner Formen oder Schalen und eines transportabeln Cupolofens zu gießen. Das in die Form laufende flüssige Metall kommt in genaue Berührung mit den Schienen und schwindet beim Erkalten so, daß es die Wechsel oder Schienenenden fest zusammenhält. Der zu erreichende Zweck besteht darin, die zusammenstoßenden verschiedenen Schienen zu einer einzigen zusammenhängenden zu verbinden, welche sich am Wechsel nicht mehr biegt, als an jedem andern Punkt. Die Eisenbahn-Ingenieure haben sich schon Jahre lang mit diesem Gegenstand beschäftigt und es wurden mehr oder minder entsprechende Vorschläge zur Lösung dieser Aufgabe gemacht.

Mag nun die Art der Verbindung der Schienen unter einander, oder der Schienen mit den Stühlen seyn welche sie wolle, so muß stets für die eintretende Ausdehnung und Zusammenziehung der Schienen vorgesorgt werden. Dieser Zweck wird dadurch erreicht, daß man die vorher erhitzten Schalen eine kurze Zeit lang an die Schienenenden legt, bis sie warm werden, worauf man sie wieder wegnimmt und eine dünne Schicht Lehm und Schwärze auf die Schienenenden mit einem Pinsel aufträgt, welche sogleich trocknet; wird nun das flüssige Roheisen in die Schalenform gegossen, so verhindert jene Schicht die absolute Berührung der Schienenenden. Obgleich nun auf diese Weise für die Ausdehnung und Zusammenziehung der Schienen vorgesorgt ist, so hält doch der Guß, da die Vertiefung in dem Stuhl parallel mit der Schiene ist, fest genug, um jede Vertical- und Seitenbewegung der letzteren zu verhindern. Die Berührungsoberfläche zwischen der Schiene und dem Stuhl beträgt etwa 100 Quadratzoll, oder 50 Quadratzoll für jedes Schienenende.

Diese große Oberfläche verhindert eine merkliche Abnutzung der Schienenenden durch die Längenbewegung der Ausdehnung; und da keine Vertical- und Seitenbewegung stattfinden kann, so veranlassen die Räder auch keine Stöße. Auf diese Weise bleiben die Verbindungen Jahre lang gut, wie die bisherige Erfahrung bewiesen hat.

Die Ausführung des Gusses ist sehr einfach und kann ohne Unterbrechung der Fahrten vorgenommen werden.

Der Apparat besteht aus Schalen und aus einem tragbaren Cupolofen, und das Verfahren ist auf einer schon bestehenden Bahnlinie folgendes: – Jeder auf einem Wechsel befindliche Steinblock oder jede Schwelle wird |116| zuvörderst von den Schienenplatten um etwa 3 Zoll entfernt, um Raum zum Anbringen der Schalen zu erlangen, oder er wird einstweilen ganz weggenommen. Alsdann wird der alte Stuhl entfernt und die gußeiserne Form angebracht. Diese besteht aus einer Sohlplatte mit Falzen, in welche man die vier Seitenplatten stellt die über der Schiene durch Schraubenzwingen zusammengehalten werden und auf diese Weise eine Form bilden. Unter die Sohlplatte werden Eisenstücke gelegt, um sie in der gehörigen Höhe zu erhalten. Der Abguß ist bald gemacht und gleich darauf kann ungehindert die Stelle von einem Zuge passirt werden.

In der Schalenform werden zwei stählerne Bolzen oder Nägel so angebracht, daß sie die Kerne für die Löcher bilden, durch welche nach Vollendung der Stühle die Nägel zum Festhalten derselben auf den Schwellen oder Steinblöcken getrieben werden. Man läßt so lange flüssiges Eisen in die Form laufen, bis sie gänzlich gefüllt ist.

Die Schalen sind so eingerichtet, daß sie die Schiene an beiden Enden mittelst eines Vorsprungs umschließen, auch werden sie an den Fugen mit etwas Lehm verstrichen, damit kein Eisen durchlaufen kann.

Nach etwa fünf Minuten kann die Form weggenommen werden, was nur wenige Secunden erfordert. Die Form des auf diese Weise dargestellten Stuhls ist von der Art, daß die beiden Schienenenden gehörig befestigt und zusammengehalten werden. Die äußere Form kann jede beliebige seyn. Ist der Guß kalt genug, so wird die Schwelle wieder an ihre Stelle gebracht und der Stuhl darauf festgenagelt.

Bei dem Bau neuer Bahnen ist die Arbeit dieselbe, nur brauchen die Schwellen nicht weggerückt oder weggenommen zu werden.

Das einzuschmelzende Roheisen besteht gewöhnlich aus alten Stühlen und aus etwas neuem Roheisen. Der Cupolofen zum Schmelzen desselben hat einen cylindrischen Mantel aus 1/16 Zoll starkem Eisenblech von 2 1/4 Fuß Weite und 4 1/2 Fuß Höhe; inwendig ist er mit einem 4 Zoll dicken Futter von feuerfesten Ziegelsteinen und Lehm bekleidet, wie es gewöhnlich der Fall ist.

Dieser Cupolofen wiegt etwa 6 Centner, kann durch die Arbeiter ohne Schwierigkeiten auf einen Lorry mit bloßer Platte gehoben und auf der Bahn dahin gefahren werden wo man ihn braucht. Dort wird er von dem Lorry abgehoben und auf einige Schwellen auf der Bank neben den Schienen abgesetzt. Man kann ihn dann auf 1/2 engl. (etwa 1/4 deutsche) Meile benutzen, weil das geschmolzene Eisen flüssig genug ist, um in den Gießkellen zu beiden Seiten des Ofens soweit fortgeschafft werden zu können.

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Der Cupolofen ist mit einem kranzförmigen Windbehälter versehen, welcher den Wind von einem Ventilator aufnimmt und ihn durch vier Formen dem Ofen zuführt; jede Form ist im Maul 2 Zoll weit. Der Mantel des Ventilators hat 22 Zoll im Durchmesser, ist 9 Zoll breit und wiegt etwa 3 Ctr.; er wird mit dem Cupolofen durch eine Düse verbunden, welche leicht in die Oeffnung des Windbehälters eingesteckt und wieder herausgenommen wird, wenn man Ofen und Gebläse transportiren will. Der Ventilator wird durch Menschenkraft mittelst Kurbeln, oder wenn viel Eisen geschmolzen werden muß, durch eine kleine transportable Dampfmaschine bewegt.

Man kann mit einem solchen kleinen Cupolofen eine bedeutende Roheisenmenge umschmelzen. Wird das Gebläse durch zwei Arbeiter bewegt, so lassen sich in 7 Stunden 70 Centner, bei Maschinenkraft aber 90 Ctr. durchschmelzen. – Zu Reparaturen auf einer Bahnlinie kann man einen kleinen, nur 2 Centner wiegenden Ofen anwenden.

Die mittleren Stühle kann man auf die Art sehr fest mit den Schienen verbinden, daß man die hölzernen Keile herausnimmt und dafür eiserne eingießt. Dieß geschieht dadurch, daß man trocknen Formsand um den Stuhl legt und flüssiges Eisen in die Höhlung zwischen jenen und die Schiene gießt, so daß es über den Stuhl vorsteht. Mehrere auf diese Weise ausgeführte Befestigungen haben zwei Jahre sehr gut gehalten und werden auch noch ferner dicht seyn. Beim Gießen dehnt das in die Stühle einlaufende flüssige Eisen dieselben aus, worauf sie sich wieder zusammenziehen und die Keile sehr fest halten.

Es versteht sich, daß der neue Stuhl genau dieselbe Stellung auf den Schwellen einnimmt und auch dieselbe Befestigung hat, wie der gewöhnliche Stuhl auf einem Schienenwechsel; er kann daher bei einer zufälligen Beschädigung sehr schnell wieder reparirt werden, indem man einen hölzernen Keil eintreibt, bis der kleine Cupolofen herbeigebracht ist und ein neuer eiserner Keil gegossen wurde.

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Hr. Norris zeigte nach obigem Vortrag Exemplare von den Stühlen und die Schalenmodelle vor, so wie auch einen der neuen Verbindungsstühle auf den Wechseln, welcher 18 Monate auf der nördlichen Verbindungsbahn gelegen hatte, die einen sehr großen Verkehr hat, so daß während jener Zeit 500,000 Räder darüber weggegangen waren; die beiden Schienenenden waren abgeschnitten und blieben fest in dem Stuhl stecken, und die Oberfläche des Wechsels war eben und glatt.

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Hr. Woodhouse bemerkte, daß neuerlich ein Versuch mit diesen Stühlen bei Rugby unter seiner Leitung gemacht wurde, und daß die Resultate sehr genügend seyen; man habe die Absicht gehabt, jenen Theil des Oberbaues in dem jetzigen Sommer umzulegen, aber die neuen Stühle hätten sich so zweckmäßig gezeigt, daß das Umlegen unterbleiben konnte. Er könne daher die allgemeinere Anwendung der Stühle nur dringend empfehlen.

In Beantwortung mehrerer Fragen bemerkte er ferner, daß die Wechsel bei den neuen Schienen nicht mit Filz versehen werden konnten. – Bei Rugby habe man ungefähr alle vier Minuten, mit Einschluß der Vorbereitungen, einen Stuhl gegossen.

Hr. Norris sagte, daß die Arbeitslöhne für den Guß eines Stuhls etwa 6 Pence (5 Sgr.) betragen, und daß sich die Kosten, einschließlich aller Ausgaben, jedoch ohne das Eisen, welches etwa 50 Pfd. wiege, auf etwa 1 Shilling (10 Sgr.) belaufen. Die Kosten für den Guß würden sich aber, bei größerer Uebung der Arbeiter, bedeutend vermindern; anfänglich hätten sie täglich nur 40 Stühle gegossen, nach größerer Uebung aber 80 und zuletzt 120 Stück.

Er bemerkte dann, daß nur jeder dritte oder vierte Wechsel ein verschiebbarer für die Ausdehnung zu seyn brauche, was ein großer Vortheil sey.

Hr. May erwähnte in dieser Hinsicht, daß Hr. Brunel jetzt auf eine Länge von vielen Meilen Barlow's Schienen fest zusammengenietet und gar keine Rüchsicht auf die Ausdehnung genommen habe, ohne daß sich ein Nachtheil zeigte. Es herrschten in Beziehung auf die Wirkungen der Ausdehnung irrige Ansichten; die Größe ihrer Kraft sey beschränkt, und wenn sich ihr eine größere Kraft entgegensetze, so könne keine bedeutende Ausdehnung und Zusammenziehung stattfinden. Stabeisen, um 15° F. erwärmt, dehne sich um 1/10000 seiner Länge aus, und übe eine Kraft von 1 Tonne per Quadratzoll Querschnitt durch die Ausdehnung aus; es könne daher keine Ausdehnung der Schienen stattfinden, wenn für jede 15° F. Temperatur-Erhöhung ein Widerstand von 1 Tonne entgegenwirkt. Er halte es für wahrscheinlich, daß Hr. Norris in der Folge die Ausdehnung ganz unberücksichtigt lassen könne. Um die wirkliche Ausdehnung der Schienen leicht zu bestimmen, empfahl er eine Anzahl dünner graduirter Keile zur wärmsten Tageszeit zwischen die Fugen zu stecken und im kältesten Theil der Nacht die Größe der Ausdehnung von einem bedeutenden Theil der Schienen zu messen. Man werde sie wahrscheinlich sehr unbedeutend finden, indem die gewöhnlichen Stühle einer Längenbewegung der Schiene bedeutenden Widerstand entgegensetzen, weil die Keile sie in den Stühlen festhalten, die letztern aber auf den |119| Schwellen befestigt sind und diese fest in dem Boden liegen. Der Widerstand der Barlow'schen Schienen sey etwas Anderes, denn nach dessen Oberbau-System17) seyen Schiene, Stuhl und Schwelle Eins.

Hr. Woodhouse bemerkte, daß beim Legen der Schienen die Arbeiter zwischen den Schienenenden an den Wechseln 1/16 Zoll starke Stückchen Holz oder Eisen anbringen, um die erforderlichen Zwischenräume für die Ausdehnung zu lassen. Sie finden dann stets, daß wenn diese Stückchen am frühen Morgen eingesteckt worden sind, sie Mittags so fest sitzen, daß man sie nicht herausziehen kann, in der Kühle aber wieder ganz lose werden.

Hr. Norris erwähnte, daß Fälle vorgekommen seyen, wo sich die Schienen mit den Schwellen aus dem Ballast deßhalb erhoben, weil nicht hinlänglich auf die Ausdehnung Rücksicht genommen war, und auch in den Curven seyen Schienen und Schwellen durch die Wirkung der Ausdehnung gehoben worden. Der höchste Temperaturwechsel betrage in Englang 80 bis 90° F. und veranlasse folglich eine Ausdehnung von 3 Fuß per engl. Meile; dieser Zwischenraum müsse also per Meile gelassen werden, wenn nicht eine Hebung oder Seitenbiegung veranlaßt werden solle, oder es müsse ein hinreichend starker Widerstand existiren, um das Eisen zusammendrücken zu können.

Hr. May meinte, die Temperaturveränderungen der Schienen müßten bedeutend geringer als die der Luft seyn, da sie zum Theil unter dem Boden liegen und daher der Temperatur der Erdoberfläche folgen müssen, welche weit weniger schwankt als die der Luft.

Hr. Norris erklärte schließlich, daß seine Aufmerksamkeit vor etwa zwei Jahren zuerst auf diese Art von Stühlen dadurch gerichtet worden sey, daß er Vergleiche zwischen gewöhnlichen Schienen mit Querschwellen und den Brückenschienen auf Längsschwellen angestellt habe, wobei er sich überzeugte, daß bei den letzteren eine genauere Verbindung der Schienen erreicht werde, als bei den ersteren; die Brückenschienen und Längsschwellen kosten aber mehr; daher sey er auf die Idee gekommen, flüssiges Eisen in die Stühle zu gießen, um auf diese Weise eine feste Verbindung zu bewirken, und dieß habe ihn endlich zum Guß der Stühle auf der Stelle selbst, als den besten Weg zur Erreichung seines Zwecks geführt.

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Polytechn. Journal Bd. CXXVII S. 395.

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