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Die Erfindung bezieht sich auf eine Stromschienenisolatorhalterung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
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Eine solche Stromschienenisolatorhalterung aus der
DE 20 2009 013 686 U1 bekannt. Stromschienen für elektrisch angetriebene Fahrzeuge werden dort über Isolatoren an einem ortsfesten Tragwerk befestigt. Zur Höheneinstellung der Stromschiene ist es bekannt, den Isolator samt Armaturen an einer vertikalen Tragsäule vertikal verschiebbar anzubringen und in der gewünschten Höhenlage zu fixieren. Bei der bekannten Stromschienenhaltevorrichtung ist die Stromschiene an einer Halteplatte befestigt, wobei die Armatur gelenkig an dem Tragwerk angebracht ist, um Zwängungen zu vermeiden. Zusätzlich ist der Armatur um eine parallel zu dem vertikalen Tragrohr liegende Achse schwenkbar. Der Isolator ist dort beidseitig starr mit Trageinrichtungen verbunden. Bei ordnungsgemäßer Montage soll dort eine Hauptachse der einen Fahrdraht haltenden Stromschiene genau senkrecht zu einer Fahrebene stehen, wobei eine Längsachse des Isolators dort senkrecht zu der genannten Achse der Stromschiene steht. Da die Achse des Tragrohres wegen Unebenheiten einer Tunnelwand oftmals nicht exakt senkrecht zur Fahrebene steht, schlägt die DE 20 2009 013 686 U1 vor, die Stromschienenhaltevorrichtung gelenkig auszugestalten. Dadurch sollen auch von einem Stromabnehmer verursachte Kräfte wesentlich weniger Schwingungen in der Stromschiene induzieren und vorhandene Schwingungen sollen schneller wieder abklingen, da Schwingungen an der Stromschiene und an den Tragwerken durch den gelenkigen Einbau nicht mehr reflektiert werden, so dass sich dadurch auch keine Aufschaukelung der gesamten Stromschienenanlage ergibt.
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Diese bekannte Anordnung ist jedoch für die Praxis nicht ausreichend flexibel, um die Stromschiene bei allen möglichen Einbaubedingungen in einer exakt definierten Position sicher zu halten.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Isolatorhalterung zu schaffen, mit der eine Positionierung flexibel den jeweiligen Einbaubedingungen angepasst werden kann. Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
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Kurz zusammengefasst dient die Stromschienenisolatorhalterung zur Befestigung eines Isolators einer Stromschiene für ein Schienenfahrzeug an einem Tragwerk. An beiden Enden des Isolators ist eine Armatur angebracht. Jede Armatur hat eine Zahnplatte, die an einer Seite eine Verzahnung aufweist. Beide Verzahnungen sind in einer Mittelebene angeordnet. Jeder Armatur ist eine weitere Armatur mit einer Gegenzahnplatte zugeordnet, die eine Gegenverzahnung aufweist, die dieselbe Zahnteilung aufweist wie die Verzahnung.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit der Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigt:
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1 einen Querschnitt eines bei der Erfindung verwendeten Isolators;
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2 eine perspektivische Ansicht des Isolators der 1;
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3 eine perspektivische Ansicht einer Seite einer Armatur, die an beiden Enden des Isolators angebracht ist;
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4 eine perspektivische Ansicht der Rückseite der Armatur der 3;
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5 eine Ansicht auf die in 3 gezeigte Vorderseite der Armatur;
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6 einen Schnitt längs der Linie B-B der 5;
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7 eine Stirnansicht der Armatur der 3;
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8 einen Schnitt längs der Linie A-A der 5;
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9 eine vergrößerte Darstellung der Einzelheit X der 5;
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10 eine perspektivische Ansicht einer weiteren Armatur mit Zahnplatte, die mit der Armatur der 3 zusammenwirkt;
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11 eine perspektivische Rückansicht der weiteren Armatur der 10;
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12 eine Draufsicht auf die Vorderseite der weiteren Armatur der 10;
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13 eine erste Seitenansicht der weiteren Armatur der 10;
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14 eine um 90° gedrehte zweite Seitenansicht der weiteren Armatur der 10;
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15 einen vergrößerten Schnitt längs der Linie A-A der 13;
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16 eine vergrößerte Einzelheit Y der 13 und 14;
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17 eine perspektivische Ansicht einer Isolatorhalterung mit einem kompletten Tragwerk für eine Stromschiene;
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18 eine Seitenansicht der Isolatorhalterung mit Tragwerk der 16 in zwei Schwenklagen des Isolators;
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19 eine Draufsicht auf die Isolatorhalterung mit Tragwerk mit drei weiteren Schwenklagen des Isolators;
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20 eine perspektivische Ansicht der Isolatorhalterung mit Tragwerk nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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21 eine perspektivische Ansicht der Isolatorhalterung mit Tragwerk nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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22 eine perspektivische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispieles der Isolatorhalterung mit Tragwerk; und
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23 eine perspektivische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispieles der Isolatorhalterung mit Tragwerk.
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1 zeigt einen Isolator 1 im Querschnitt, der an beiden Enden je eine Armatur 2 und 3 aufweist. Jede Armatur 2 und 3 hat eine Zahnplatte 4, 5 die auf einer Seite eine Verzahnung 6 aufweist. Beide Verzahnungen 6 der beiden Zahnplatten 4, 5 liegen in einer Mittelebene 7. Dabei liegt eine erste Seite 8 der ersten Zahnplatte 4 in der Mittelebene 7, in der auch eine Mittelachse des zylindrischen Isolators 1 liegt. Diese erste Seite 8 der ersten Zahnplatte 4 trägt die Verzahnung 6, die noch näher erläutert wird. Eine zweite Seite 9 der ersten Zahnplatte 4 verläuft parallel zur Mittelebene 7 und ist in einer ersten Richtung 10 gegenüber der Mittelebene 7 versetzt. Die am anderen Ende des Isolators 1 angebrachte Armatur 3 ist in analoger Weise aufgebaut, wobei deren erste Seite 11 in der Mittelebene 7 liegt und die Verzahnung 6 aufweist. Eine zweite Seite 12 ist parallel zur ersten Seite 11 und gegenüber der Mittelebene 7 in einer zweiten Richtung 13 versetzt. Die zweite Richtung 13 ist entgegengesetzt zur Richtung 10. Die beiden Richtungen 10 und 13 verlaufen jeweils senkrecht zur Mittelebene 7.
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Beide Zahnplatten 4 und 5 haben eine senkrecht zur Mittelebene 7 verlaufende Bohrung 19 zur Befestigung der Zahnplatten 4 und 5 mit Gegenzahnplatten, die im Zusammenhang mit 10 bis 16 beschrieben werden.
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Wie besser aus 2 zu erkennen ist, haben die beiden Zahnplatten 4 und 5 jeweils einen halbkreisförmigen Endabschnitt 14, an den sich ein in Richtung zu dem Isolator 1 verlaufender rechteckiger Abschnitt 15 anschließt, der einstückig in einen Grundkörper 16 des Isolators 1 übergeht. Dieser Abschnitt 15 kann auch trapezförmig sein, wie in 10 bis 14 gezeigt. Die Bohrung 19 an beiden Zahnplatten 4 und 5 liegt konzentrisch zu den halbkreisförmigen Endabschnitten 14. Die Mittelachse der Bohrungen 19 bildet auch den Mittelpunkt 17 (9) der Verzahnungen 6, die radial von diesem Mittelpunkt 17 ausgehen und sich über den halbkreisförmige Endabschnitt 14 und auch über den rechteckigen Abschnitt 15 erstrecken. Damit haben die einzelnen Zähne der Verzahnungen 6, die sich über den rechteckigen Abschnitt 15 erstrecken, eine größere Länge als diejenigen Zähne, die sich über den halbkreisförmige Endabschnitt 14 erstrecken. Die erst genannten Zähne sind also deutlich länger als die zweit genannten Zähne, so dass sie in der Lage sind, größere in Umfangsrichtung auftretende Kräfte aufzunehmen, als die sich über den halbkreisförmigen Endabschnitt 14 erstreckenden Zähne.
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Als Alternative kann für alle Ausführungsbeispiele auch vorgesehen sein, dass sich die Zähne der Verzahnungen aller Armaturen nur über eine Kreisringfläche erstrecken und somit alle Zähne gleiche Länge aufweisen.
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Die 3 und 4 zeigen perspektivische Ansichten der beiden Seiten der Armatur 2 bzw. 3, die hier die Zahnplatte 4 und einen zylindrischen Teil des Grundkörpers 16 aufweisen. Dieser zylindrische Teil 16 kann einstückig mit zylindrischen Enden des Isolators 1 verbunden sein. Er kann auch ein separates Bauteil sein, das mit einem zylindrischen Zapfen an den Enden des Isolators 1 verbunden werden kann. Auch kann die Armatur, wie in 20 gezeigt, mit einer Flanschplatte 41 am Isolator 1 befestigt werden.
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In den 3 und 4 erkennt man noch einmal deutlich, dass sich die Verzahnung 6 über die gesamte ebene Fläche der Zahnplatte 4 erstreckt, also sowohl über den halbkreisförmigen Endabschnitt 14 als auch über den rechteckigen Abschnitt 15, womit die einzelnen Zähne im rechteckigen Abschnitt 15 länger sind als im halbkreisförmigen Endabschnitt 14.
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Auch hier sei noch einmal betont, dass bei ausreichender Festigkeit der Verzahnungen, die durch Materialeigenschaften sowie Anzahl und Form der Zähne bestimmt ist, die Zähne bei Anordnung nur innerhalb eines Kreisringes gleiche Länge haben können.
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Aus 4 ist zu sehen, dass an der zweiten Seite 12 eine keilförmige Versteifungsrippe 18 angebracht ist, die sich von dem zylindrischen Teil 16 zur Zahnplatte 4 hin erstreckt und in diese Richtung hin abfällt. Die Versteifungsrippe 18 ist einstückig an der Armatur 2 angebracht.
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5 zeigt eine Draufsicht auf die erste Seite 8 der Armatur 2. Auf dieser Ansicht ist die Verzahnung 6 noch einmal sehr deutlich zu erkennen.
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6 zeigt einen Schnitt längs der Linie B-B der 5, wo wiederum zu erkennen ist, dass die Verzahnung 6 in der Mittelebene 7 liegt und sich über die gesamte Fläche der Zahnplatte 4 erstreckt.
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7 zeigt eine Stirnansicht der Armatur 2, in der gleichzeitig die Versteifungsrippe 18, die Verzahnung 6 und der zylindrische Teil 16 zu sehen sind.
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8 zeigt einen Schnitt längs der Linie A-A der 5.
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9 zeigt eine stark vergrößerte Darstellung des Ausschnittes X der 5, woraus genauer die Verzahnung 6 zu erkennen ist, die Berge und Täler aufweist, die jeweils abgerundet sind. Weiter ist durch die gestrichelten Linien in 9 zu erkennen, dass sich die Verzahnung 6 radial vom Mittelpunkt 17 der Bohrung 19 aus erstreckt.
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Wie aus 9 ersichtlich ist, ist die Zahnteilung sehr eng gewählt, um eine möglichst feinstufige Verstellung zu erreichen. Die einzelnen Zähne der Verzahnung 6 sind in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel um 4° versetzt, wobei dann die Verzahnung 6 insgesamt 90 Zähne hat. Die Höhe der Zähne zwischen einem Berg und einem benachbarten Tal liegt bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel bei 1,6 mm. Die Zähne sind sowohl am Berg als auch am Tal abgerundet, wobei der Radius vorzugsweise bei 0,3 mm liegt. Der Winkel zwischen den Flanken zweier benachbarter Zähne liegt bei 60°.
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Die 10 bis 16 zeigen eine weitere Armatur 22, die jeweils mit beiden Armaturen 2 und 3 des Isolators 1 zu verbinden ist, zur Befestigung des Isolators 1 an einem Tragwerk wie z. b. einer Hängesäule sowie zur Befestigung einer Stromschiene am Isolator 1.
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Die weitere Armatur 22 hat eine Halteplatte 23, die rechteckig und insbesondere quadratisch ausgebildet ist. Von dieser Halteplatte 23 steht senkrecht eine Zahnplatte 24 ab, die eine an die Verzahnung 6 der Armatur 2 und 3 des Isolators 1 angepasste Verzahnung 25 aufweist. Die Verzahnungen 6 und 25 haben somit die gleiche Anzahl und Form von Zähnen. Die Zahnplatte 24 ist in der Seitenansicht dreieckförmig mit einem kreissegmentförmigen Endabschnitt 26, der vorzugsweise denselben Radius hat wie der halbkreisförmige Endabschnitt 14 der Armatur 2 und 3. Der Mittelpunkt des kreissegmentförmigen Endabschnittes 26 ist gleichzeitig Mittelpunkt einer Bohrung 28, die denselben Durchmesser hat wie die Bohrung 19. Die Verzahnung 25 geht ebenfalls radial von dem Mittelpunkt der Bohrung 28 aus und erstreckt sich über die gesamte Fläche der Zahnplatte 24, so dass auch hier die Zähne der Verzahnung 25 im Bereich des kreissegmentförmigen Endabschnittes 26 kürzer sind als die im restlichen trapezförmigen Abschnitt 27 der Zahnplatte 24.
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Die Zahnplatte 24 ist, wie am besten aus 12 zu erkennen ist, etwas außermittig an der Halteplatte 23 angebracht und zwar so, dass die Verzahnung 25 in einer Mittelebene 7a liegt, die im montierten Zustand mit der Mittelebene 7 der ersten Armatur 2, 3 übereinstimmt.
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Die Zahnplatte 24 ist auf der der Verzahnung 25 abgewandten Seite durch eine Versteifungsrippe 29 an der Halteplatte 23 abgestützt, wobei die Zahnplatte 24, die Halteplatte 23 und die Versteifungsrippe 29 einstückig ausgebildet sind.
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Die Halteplatte 23 hat im Bereich ihrer vier Ecken je ein Langloch 30, zum Anbringen von Befestigungsbügeln, mit denen die Halteplatte 23 an einem Tragwerk wie z. b. einer Hängesäule befestigt werden kann.
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Auf der der Zahnplatte 24 abgewandten Seite der Halteplatte 23 sind zwei senkrecht zueinanderstehende nutartige Vertiefungen 31 angebracht, die konkav nach innen gewölbt sind und dazu dienen, an einer zylindrischen Hängesäule (vgl 16 und 18) eine Zentrierung und Kontaktfläche zu bilden. Diese Vertiefungen sind in den 13, 14 und 16 anhand der Vertiefung 31 abgebildet. Dabei zeigt 16 einen stark vergrößerten Ausschnitt Y der 13 und 14 woraus zu erkennen ist, dass die Vertiefung 31 im mittleren Bereich im wesentlichen die Form eines Kreissegmentes hat, an deren beiden Enden sich geradlinige Abschnitte 32 tangential anschließen, wodurch sichergestellt ist, dass beim Anschluss an eine zylindrische Hängesäule unabhängig von deren Durchmesser zwei Linien mit Linienberührung zwischen der Halteplatte 23 und der Hängesäule vorhanden sind.
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Zur Klarstellung sei noch darauf hingewiesen, dass in den 13 und 15 die Verzahnung nicht dargestellt ist. Sie ist jedoch klar in den 10 und 14 zur erkennen.
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Die 17 bis 19 zeigen ein Ausführungsbeispiel der Anwendung der Stromschienenisolatorbefestigung. Zur Befestigung einer Stromschiene 33 an einem ortsfesten Gegenstand wie z. b. einer Tunnelwand ist eine Hängesäule 34 vorgesehen, die mit einer Tragwerkkonsole 35 an der Tunnelwand befestigt ist. Die Hängesäule 34 ist im Regelfall senkrecht zur Fahrebene eines Schienenfahrzeuges ausgerichtet. An der Hängesäule 34 ist die Halteplatte 23 der Armatur 22 mit Befestigungsbügeln 36 befestigt, wobei die Befestigungsbügel 36 durch die Langlöcher 30 der Halteplatte 23 hindurch greifen und dort mit Schrauben verspannt sind. Die Halteplatte 23 ist mit ihrer Vertiefung 31 an der hier zylindrischen Hängesäule 34 zentriert und parallel zur Mittelachse der Hängesäule 34 ausgerichtet. Die Langlöcher 30 sind vorgesehen, um die Halteplatte 23 an Hängesäulen 34 mit verschiedenen Durchmessern anschließen zu können.
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In dem Ausführungsbeispiel der 17 ist am ersten Ende des Isolators 1 die erste Armatur 2 angebracht, die mit ihrer Verzahnung 6 in die Verzahnung 25 der Zahnplatte 24 der weiteren Armatur eingreift. Die Armatur 2 und die Zahnplatte 24 sind durch eine Schraube 37 miteinander verbunden, so dass die beiden Verzahnungen 6 und 25 ineinander greifen und die Position des Isolators 1 formschlüssig fixieren. Der Isolator 1 ist somit um die Achse der beiden Bohrungen 19 und 28 bzw. der Schraube 37 schwenkbar. Aufgrund der Verzahnung kann er feinstufig fixiert werden.
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In 18 sind zwei verschiedene Schwenklagen dargestellt, wobei der mögliche Schwenkwinkel ca. 90° beträgt.
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Bei Verwendung einer zylindrischen Hängesäule 34 kann die Armatur 22 auch in der Draufsicht der 19 verschwenkt werden, d. h. die Stromschiene 33 kann um die Mittelachse der Hängesäule 34 verschwenkt werden und damit auch seitlich gegenüber der Fahrbahn eines Schienenfahrzeuges positioniert werden.
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Am anderen Ende des Isolators 1 ist in analoger Weise eine Armatur 22 angebracht, deren Zahnplatte 24 senkrecht zur Fahrebene auszurichten ist. An der dort befindlichen Zahnplatte 24 ist über ein Winkelblech 38 eine Aufhängevorrichtung 39 für die Stromschiene 33 angebracht, wobei die Höhenlage und die Winkelausrichtung der Stromschiene 33 gegenüber dem Winkelblech 38 durch eine Gewindestange 40 und eine Schraubmutter einstellbar ist.
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Durch die beiden mit einer Verzahnung 6, 25 versehenen Armaturen des Isolators 1 und die beschriebenen Isolatorbefestigungsvorrichtung kann somit die Stromschiene 33 in einfacher Weise gegenüber der Hängesäule 34 positioniert und ausgerichtet werden und mit formschlüssiger Arretierung fixiert werden.
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Bei dem Ausführungsbeispiel der 20 ist an beiden Enden des Isolators 1 eine Flanschscheibe 41 befestigt, an die jeweils eine Armatur entsprechend den 10 bis 16 befestigt ist, die mit 22a bezeichnet ist. Diese Armatur 22a ist jeweils mit der weieren Armatur 22 gekoppelt. Eine Armatur gemäß dem Ausführungsbeispiel der 16 bis 19 ist mit der Hängesäule 34 gekoppelt und die andere Armatur mit dem Winkelblech 38. Somit können auch herkömmliche Isolatoren, an deren Enden Flanschscheiben 41 angebracht sind, mit Erfindung ausgestattet werden.
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Das Ausführungsbeispiel der 21 verwendet eine andere Art von weiterer Armatur, die mit einem Klemmring 42 die zylindrische Hängesäule 34 umschließt und von der radial die Zahnplatte 24 absteht, die entsprechend der Beschreibung der 10 bis 15 die Verzahnung 25 aufweist. An beiden Enden des Isolators 1 ist wiederum eine Armatur 2, 3 gemäß den 3 bis 9 angebracht. Das mit der Stromschiene 33 verbundene Ende des Isolators 1 ist gemäß dem Ausführungsbeispiel den 16 bis 19 angeschlossen.
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Das Ausführungsbeispiel der 22 zeigt eine Variante der Erfindung, bei der die Armatur 22 an der mit der Hängesäule 34 verbundenen Seite des Isolators 1 über eine Verlängerungsstrebe 43 mit einer Armatur 44 verbunden ist, wobei die Verbindung zwischen der Verlängerungsstrebe 43 und der Armatur 44 über einen Schwenkbolzen 45 erfolgt, der parallel zur Mittelachse der Hängesäule 34 liegt und somit ein Verschwenken ermöglicht. Die Armatur 44 ist durch Befestigungsbügel 36 an der Hängesäule 34 befestigt, wobei die Hängesäule 34 in diesem Ausführungsbeispiel rechteckig und insbesondere quadratisch ist. Selbstverständlich kann die Verbindungsstrebe 43 mit geeigneter Armatur 44 auch an zylindrischen Hängesäulen befestigt werden.
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Das mit der Stromschiene 33 verbundene Ende des Isolators ist im Ausführungsbeispiel der 22 in gleicher Weise ausgebildet, wie im Zusammenhang mit den 16 und 25 beschrieben.
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Selbstverständlich kann an der Verbindung zwischen dem Isolator 1 und der Stromschiene 30 auch die im Zusammenhang mit 20 beschriebene Anordnung verwendet werden. Gleiches gilt für die Verbindung zwischen dem Isolator 1 und der Hängesäule 31.
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23 zeigt eine Variante für das Schwenken des Isolators 1 um eine parallel zur Mittelachse der Hängesäule 34 verlaufende Achse 46. An der Hängesäule 34 ist mittels der Befestigungsbügel 36 ein Befestigungsprofil 47 fixiert, das hier als U-Profil ausgebildet ist und zwei senkrecht von der Hängesäule 34 abstehende Schenkel aufweist. Die Armatur 22 ist an einem Winkelblech 48 befestigt, das über eine Schraube an der Achse 46 an dem Befestigungsprofil 47 schwenkbar gehalten ist. Weiter hat das Befestigungsprofil 47 ein Langloch 49, durch das eine Schraube 50 in das Befestigungsprofil 47 eingeschraubt werden kann, um die Schwenklage zu fixieren. Alle übrigen Teile entsprechen denen der 17.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202009013686 U1 [0002]
