Weichenbestandteil, Weiche und Fertigungsverfahren für einen Weichenbestandteil mit Heizeinrichtung

Abstract

 Weichenbestandteil, ausgeführt als Führungseinrichtung, wie eine Zungenvorrichtung (5), ein Herzstück oder dergleichen, mit zumindest einem oberen Teil (1) und einem unteren Teil (2), wobei der obere Teil und der untere Teil mit zumindest einer Kontaktfläche (3) aneinander anliegen und wobei der obere Teil und der untere Teil miteinander verbunden sind, wobei zumindest ein innerer Hohlraum (10) zwischen dem oberen Teil (1) und dem unteren Teil (2) geformt ist, welcher Hohlraum (10) zumindest eine nach außen offene Verbindungsöffnung (12) aufweist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen als Führungseinrichtung ausgeführten Weichenbestandteil, beispielsweise eine Zungenvorrichtung, ein Herzstück oder dergleichen, mit einem oberen Teil und einem unteren Teil, wobei der obere Teil und der untere Teil mit zumindest einer Kontaktfläche aneinander anliegen und wobei der obere Teil und der untere Teil miteinander verbunden sind, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein solcher Weichenbestandteil kann der DE 101 24 624 A1 entnommen werden, welche eine sogenannte Sandwich-Bauweise beschreibt. Ferner betrifft die Erfindung ein Fertigungsverfahren für einen Weichenbestandteil mit Heizeinrichtung.

[0002] Weiterer Stand der Technik beschäftigt sich mit Wärmeübertragereinheiten zur Beheizung von Anlagen und Flächen, mit sogenannten Weichenheizungen, beispielsweise die EP 2 142 704 B1. Demgemäß sind zur Wärmeübertragung auf ein zu beheizendes Bauteil Minikanäle in flächenhafter Anordnung in dem Bauteil angeordnet sind. Die Lehre der EP 2 142 704 B1 sucht offensichtlich nach einer Lösung für ein direktes Beheizen von Weichenbestandteilen, allerdings von nicht führenden Weichenbestandteilen. Gleitstühle sind als Anwendungsfall genannt. Gleitstühle führen nicht den Zug sondern allenfalls Teile einer Weiche. Die EP 2 142 704 B1 konzentriert sich ferner auf Sonderbauteile, welche in Schwellenfächer einzusetzen sind. Damit ist mithin immer eine indirekte Beheizung führender Teile vorgeschlagen, keine direkte Beheizung.

[0003] Unter führenden Teilen oder Führungseinrichtung versteht diese Beschreibung langgestreckte Weichenteile, wie Zungenvorrichtungen oder dergleichen, welche eine Längsrichtung übereinstimmend mit der Fahrtrichtung des Zuges haben. Es geht der Erfindung auch um ein Beheizen eines in dieser Fahrtrichtung gesehen erheblichen Bereichs eines Weichenbestandteils. Folglich muss ein gattungsgemäßer Weichenbestandteil auch ein gewisses Abmaß entlang dieser Fahrtrichtung aufweisen.

[0004] Ein direktes Einbringen von Minikanälen gemäß EP 2 142 704 B1, beispielsweise als Bohrungen, in beliebige Bauteile des Weichenbaus, gilt allerdings auch nach der DE 10 2012 108 586 B3 als zu aufwändig. Die EP 2 142 704 B1 selbst weist außerdem auf Verformungen hin, die beim direkten Beheizen auftreten. Wärmeübertragereinheiten gemäß EP 1 142 704 B1 sind an den Auflagepunkten an der Weiche mit verformbaren Elementen gelagert.

[0005] Daher wird allgemein weiterhin der Einsatz separat gefertigter Wärmeübertrager mit Kontakt zu Weichenbestandteilen verbessert, vgl. DE 10 2012 108 686 B3. Dort wird die Lehre der oben genannten EP 2 142 704 B1 (auch WO 2008/131732 A1) als problematisch gewürdigt. Nachteilig seien die hohen Fertigungskosten einzeln einzubringender Minikanäle. Bohrungen seien zudem nur linear ausführbar, die Gestaltungsfreiheit sei eingeschränkt.

[0006] Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein kostengünstig zu fertigendes Fertigungsverfahren zu entwickeln, dass eine möglichst direkte Beheizbarkeit führender Weichenbestandteile vorsieht.

[0007] Diese Aufgabe wird durch einen Weichenbestandteil aufweisend die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 in Verbindung mit seinen Oberbegriffsmerkmalen gelöst, ferner durch ein Fertigungsverfahren nach Anspruch 11.

[0008] Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung bilden die Gegenstände weiterer Ansprüche.

[0009] Erfindungsgemäß ist zumindest ein innerer Hohlraum zwischen dem oberen Teil und dem unteren Teil geformt, welcher Hohlraum zumindest eine nach außen offene Verbindungsöffnung aufweist. Die Erfindung nutzt demnach die horizontal geteilte Bauweise von Weichenbestandteilen mit Führungseigenschaft, unter welcher Bauweise zumindest auch die Sandwich-Bauweise gemäß DE 101 24 624 fällt, um in der Teilungsfläche, die zur Bearbeitung zur Verfügung steht, zumindest einen Raum für eine Heizeinrichtung schaffen und zu nutzen. Die Erfindung betrifft allgemein horizontal geteilt gebaute Weichenbestandteile, auch solche, die schon durch ihre Bauart Hohlräume aufweisen, die sich in Längsrichtung erstrecken. Der Idee der Erfindung folgend, können auch vorhandene Hohlräume im Inneren der Weichenbestandteile in ein Netz zur Beheizung integriert werden. Das bietet eine Vielfalt an Möglichkeiten für die Fertigung. Das bekannte Limit von beispielsweise Bohrungen ist mithin überwunden.

[0010] Ein großer Vorteil, diese horizontale Schnittfläche für das Unterbringen der Heizeinrichtung bzw. eine zumindest grob horizontal vorhandene Schnittfläche zum Erreichen einer Heizfunktion auszubauen, wird weiterhin darin gesehen, dass beim direkten Beheizen zu befürchtende Verformungen besser beherrschbar sind, weil in horizontaler Schichtanordnung in bevorzugten Ausführungsformen unterschiedliche Materialien verwendet und nachträglich als Teile des Weichenbestandteils verbunden werden. Der erfindungsgemäße Weichenbestandteil ist nicht auf eine Aufteilung in zwei vertikal übereinander angeordnete Bestandteilschichten beschränkt. Die Erfindung umfasst ausdrücklich eine als horizontale Schicht eingezogene Platte, die vorteilhaft als Wärmeübertragerplatte eingezogen ist, als unteres oder ein mittleres Teil. Dabei werden als Materialkombinationen, die sich während der Erfindung als vorteilhaft erwiesen haben genannt: Stahl hochfester Güte für die oberen, führenden Teile und Baustahl für den unteren Heizbereich. Die Materialkombination mit Verschweißung lässt ein Steuern oder Begrenzen der Verformung durch Erwärmung zu.

[0011] Bei erfindungsgemäßen Ausführungsformen, insbesondere mit Baustahl und größeren Bauteilvolumina, hielten sich Verformungen in zufrieden stellenden Grenzen.

[0012] Gemäß einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Weichenbestandteils sind Außenflächen des Weichenbestandteils zumindest wärmeisoliert. Besonders bevorzugt wird die Wärmeisolierfunktion bei der Auslegung eines Erschütterungsschutzes berücksichtigt.

[0013] Ein erfindungsgemäßes Fertigungsverfahren weist zumindest die Verfahrensschritte auf: ein Bereitstellen eines oberen und eines unteren Teils eines Eisenbahnweichenbestandteils mit einander zuwendbaren und miteinander verbindbaren Kontaktflächen, insbesondere zur Vorbereitung einer Fertigung nach dem Sandwich-Verfahren, ein Versehen des zumindest einen Hohlraums in zumindest einer der Kontaktflächen oder zwischen Kontaktflächenbereichen mit zumindest einer Verbindungöffnung nach außen, die aus dem Bereich der Kontaktflächen herausführt, um den Hohlraum in ein Heizsystem zu integrieren oder um einem Heizsystem mit beispielsweise Zu- und Ablauf einen Zugang in den Weichenbestandteil zu gewähren.

[0014] Gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden der Hohlraum und die Verbindungsöffnung in einem einzigen Fertigungsverfahrensschritt, insbesondere spanend, in einer Oberfläche zumindest eines der Teile gefertigt.

[0015] Zur Verdeutlichung der Erfindung ist in den nachfolgend beschriebenen Figuren ein Ausführungsbeispiel angegeben. Es zeigen:

Fig. 1

ein Ausführungsbeispiel eines unteren Teils eines erfindungsgemäßen Weichenbestandteils in perspektivischer Darstellung,

Fig. 2

Weichenbestandteile des ersten Ausführungsbeispiels in einer Draufsicht mit eingetragenen Schnitten quer zur Schienenlängsrichtung und gestrichelt eingetragenen Heizkanälen,

Fig. 3

den in Fig. 2 eingetragenen Schnitt A-A mit beweglicher Zunge, deren Bewegbarkeit im Ausführungsbeispiel gegen Vereisen zu sichern ist, und

Fig. 4

den in Fig. 2 eingetragenen Schnitt B-B auf Höhe einer Rücklauföffnung der Heizleitung durch den Weichenbestandteil.

[0016] In den Figuren 1 bis 4 ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Weichenbestandteils gezeigt, hier ausgeführt als eine Zungenvorrichtung 5. Die Zungenvorrichtung 5 hat einen oberen Teil 1 und einem unteren Teil 2. Die Schnitte der Figuren 3 und 4 gewähren einen Einblick in die vertikale Aufteilung in oberen 1 und unteren Teil 2. Figur 1 zeigt perspektivisch ausschließlich den unteren Teil mit seinen Kontaktflächen 3 nach oben ausgerichtet.

[0017] Der obere Teil und der untere Teil liegen mit den Kontaktflächen 3 aneinander an. Seitlich erkennt man in den Schnitten der Figuren 3 und 4, dass der obere Teil und der untere Teil miteinander verschweißt 4 sind.

[0018] Zwischen den Teilen 1, 2 ist vorliegend etwa der Zunge 6 der Zungenvorrichtung 5 folgend unterhalb der Zunge 6 ein innerer Hohlraum 10 geformt, vorliegend eingefräst. Der Hohlraum 10 weist zwei nach außen offene Verbindungsöffnungen 12.1, 12.2 auf. Die Verbindungsöffnungen 12.1, 12.2 führen Heizmedium in einen Vorlauf 11 und einen Rücklauf 13 eines Heizsystems. Als Heizsystem kommt neben herkömmlichen Heizungen ein Erdwärmesystem oder eine an einen Sonnenlichtkollektor angeschlossene Leitung in Betracht.

[0019] Der obere Teil 1 und der untere Teil 2 können erfindungsgemäß alternativ zum Verschweißen allgemein form-, stoff- oder kraftschlüssig miteinander verbunden sein.

[0020] Der Hohlraum 10 hat im dargestellten Ausführungsbeispiel zwei Räume, die in dem unteren Teil 2 geformt und per weichenexterner Verbindungsleitung 20 verbunden sind. Alternativ können erfindungsgemäß obere Teile mit Hohlräumen ausgeführt sein, die in ein Heizsystem eingebunden werden. Der Hohlraum kann erfindungsgemäß auch in beiden Teilen ausgeführt sein. Es kann auch ein weiterer Teil in die vertikale Verteilung zum Beheizen eingebaut werden, quasi eine Heizschicht als Zwischenlage, was nirgends dargestellt ist.

[0021] Der Hohlraum 10 ist in dem in Figur 1 dargestellten unteren Teil 2 als nach oben offene, sich entlang des Weichenbestandteils in Fahrtrichtung als lange Nut erstreckende Aussparungen ausgeführt. Alternativ oder zusätzlich können Hohlräume als kurze Nut quer zu dem Weichenbestandteil ausgeführt sein. An deren Rand oder deren Rändern schließt sich erfindungsgemäß die Kontaktfläche 3 an.

[0022] Der Hohlraum 10 ist halbröhrenförmig in Kanalform dargestellt. Der Hohlraum 10 ist mit einem halbkreisförmigen Querschnitt in den unteren Teil 2 des Weichenbestandteils eingefräst. Das bietet fertigungstechnische und strömungstechnische Vorteile. Besonders in Umlenk- oder Bogenbereichen verhindert die unten runde Nut Kanten und Toträume. Eine weitere Bearbeitung des oberen Teils 1 ist nicht erforderlich.

[0023] Der Hohlraum 10 ist vorliegend eine Art Heizschleife und soll in diesem Ausführungsbeispiel unmittelbar selbst ein beheizbares fluides Medium führen. Die Schweißungen 4 dichten ausreichend ab. Alternative erfindungsgemäße Ausführungsformen haben einen Hohlraum, der einen Heizdraht aufnimmt.

[0024] In der Kontaktfläche sind in weiteren nicht dargestellten Ausführungsformen zum Hohlraum benachbart Dichtungen vorgesehen.

[0025] Ein erfindungsgemäßes Fertigungsverfahren lässt sich für den gezeigten Weichenbestandteil 5 in den Figuren nachvollziehen. Die Teile 1 und 2 werden zum Verschweißen 4 bereitgestellt. Ob die Teile 1 und 2 schon vollständig endbearbeitet sind oder nicht soll hier keine Rolle spielen. Der Hohlraum 10 wird gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel vorab zwischen den Kontaktflächenbereichen 3 mit den zwei Verbindungöffnungen 12 nach außen gefräst.

Bezugszeichenliste:

[0026] 

1

oberer Teil

2

unterer Teil

3

Kontaktfläche

4

Schweißnaht

5

Zungenvorrichtung

6

Zunge

10

Hohlraum

11

Vorlauf

12

Verbindungsöffnung

13

Rücklauf

14

Leitung

20

Verbindungsleitung

Ansprüche

1. Weichenbestandteil, ausgeführt als Führungseinrichtung, wie eine Zungenvorrichtung (5), ein Herzstück oder dergleichen, mit zumindest einem oberen Teil (1) und einem unteren Teil (2), wobei der obere Teil und der untere Teil mit zumindest einer Kontaktfläche (3) aneinander anliegen und wobei der obere Teil und der untere Teil miteinander verbunden sind,
dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein innerer Hohlraum (10) zwischen dem oberen Teil (1) und dem unteren Teil (2) geformt ist, welcher Hohlraum (10) zumindest eine nach außen offene Verbindungsöffnung (12) aufweist.

2. Weichenbestandteil nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest obere Teil (1) und der untere Teil (2) form-, stoff- oder kraftschlüssig miteinander verbunden sind, besonders bevorzugt verschweißt (4).

3. Weichenbestandteil nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (10) einräumig oder mehrräumig in dem unteren Teil (2), dem oberen Teil (1) oder in beiden Teilen (1, 2) ausgeführt ist.

4. Weichenbestandteil nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (10) in dem unteren Teil (2) als nach oben offene, sich besonders bevorzugt entlang des Weichenbestandteils als lange Nut erstreckende Aussparung oder Aussparungen und / oder als kurze Nut oder Nuten quer zu dem Weichenbestandteil ausgeführt ist, an deren Rand oder Rändern die Kontaktfläche (3) anschließt oder die Kontaktflächen (3) anschließen.

5. Weichenbestandteil nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (10) halbröhrenförmig oder kanalförmig in der dem jeweils anderen Teil (1; 2) zugewandten Kontaktfläche (3) eines der Teile (1; 2) ausgeformt ist.

6. Weichenbestandteil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (10) mit einem halbkreisförmigen Querschnitt in den Teil (1; 2) des Weichenbestandteils (1) eingefräst ist.

7. Weichenbestandteil nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass

- der Hohlraum (10) nach der Art einer Heizschleife, insbesondere unmittelbar selbst ein beheizbares fluides Medium führend, in einem Kontaktbereich zwischen den Teilen (1, 2) verläuft oder

- der Hohlraum (10) eine Heizquelle, insbesondere einen Heizdraht, aufnimmt.

8. Weichenbestandteil nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass in der Kontaktfläche zum Hohlraum (10) benachbart eine Dichtung in die zu einem Dichtzweck weiterhin ausgesparte Kontaktfläche eingelegt ist und/oder dass die Abdichtung des Hohlraums (10) durch die Art der Verbindung (4) zwischen den Teilen (1, 2) des Weichenbestandteils ausgeführt ist.

9. Weiche mit zumindest einem Weichenbestandteil nach einem der vorangehenden Ansprüche.

10. Weiche nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (10) oder die Hohlräume zumindest zweier Weichenbestandteile gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 miteinander verbunden sind, insbesondere mittels einer weichenexternen Verbindungsleitung (20).

11. Fertigungsverfahren für einen Weichenbestandteil, ausgeführt als Führungseinrichtung, wie eine Zungenvorrichtung (5), ein Herzstück oder dergleichen, insbesondere für einen Weichenbestandteil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, mit Heizeinrichtung, aufweisend zumindest die Verfahrensschritte:

- Bereitstellen zumindest eines zumindest halbfertigen oberen und zumindest eines zumindest halbfertigen unteren Teils (1, 2) des Weichenbestandteils mit einander zuwendbaren und miteinander verbindbaren Kontaktflächen (3), insbesondere zur Vorbereitung einer Fertigung nach dem Sandwich-Verfahren,

- Fertigen eines Hohlraums (10) in zumindest einer der Kontaktflächen oder zwischen Kontaktflächenbereichen mit zumindest einer Verbindungöffnung (12, 13) nach außen, die aus dem Bereich der Kontaktflächen (3) herausführt, um den Hohlraum (10) in ein Heizsystem zu integrieren oder um einem Heizsystem einen Zugang in den Weichenbestandteil zu gewähren, wobei der Hohlraum zumindest aus der Verbindungsöffnung selbst besteht.

12. Fertigungsverfahren nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (10) und die Verbindungsöffnung (12, 13) nicht raumidentisch ausgeführt sind und der Hohlraum (10) und die Verbindungsöffnung (12, 13) in einem einzigen Fertigungsverfahrensschritt, insbesondere spanend, in einer Oberfläche zumindest eines der Teile (1, 2) gefertigt werden.

Zeichnung