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GEBIET DER TECHNIK
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Stützisolator zum Isolieren von elektrischen Komponenten und Konstruktionen vom Erdboden oder einem anderen Potential. Genauer gesagt betrifft die Erfindung einen Stützisolator gemäß dem Oberbegriff von Schutzanspruch 1, welcher Stützisolator eine Zwischenkonstruktion umfasst.
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HINTERGRUND
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Stromschienen oder andere Komponenten und Konstruktionen, die elektrisch vom Erdreich oder von einem anderen Potential isoliert werden sollen, werden an Stützisolatoren befestigt. Typischerweise werden die Stützisolatoren durch Spritzgießen aus Kunststoff hergestellt, wobei metallische Gewindeeinsätze eingegossen werden.
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Eine solche Konstruktion verursacht fertigungstechnische Probleme, insbesondere bei dicken Stützisolatoren, wenn zwischen den Gewindeeinsätzen eine große Materialkonzentration verbleibt, in der sich während des Gießvorgangs poröse Hohlräume bilden können, die die Konstruktion schwächen. Darüber hinaus ist die mechanische Beständigkeit solcher Stützisolatoren im Allgemeinen nur ausreichend, insbesondere bei anspruchsvollen Anwendungen, wenn sie vollständig aus Kunststoff hergestellt sind. Daher ist es in der Regel erforderlich, einen größeren Stützisolator auszuwählen, als für die Raumnutzung wünschenswert wäre.
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Stützisolatoren können zum Beispiel in Kurzschlusssituationen ausfallen, wenn die Biege- und / oder Scherbeanspruchungen zunehmen, oder aufgrund von fertigungstechnischen Qualitätsproblemen, die Durchschläge verursachen. Durch den Abbau der Stützisolatoren werden die Kosten für die Stützisolierung erheblich erhöht und es kann sogar zu Personenschäden kommen.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Der Stützisolator zum elektrischen Isolieren von Komponenten und Konstruktionen vom Erdboden oder einem anderen Potential umfasst ein Gehäuse, Gewindeeinsätze an den entgegengesetzten Enden des Gehäuses, und eine Zwischenkonstruktion, die zwischen den Böden der Gewindeeinsätze angeordnet ist. Die Zwischenkonstruktion verbindet die Gewindeeinsätze und erstreckt sich um die Böden der Gewindeeinsätze und mindestens teilweise um die Mäntel der Gewindeeinsätze, und das Gehäuse erstreckt sich um die Zwischenkonstruktion und die Mäntel der Gewindeeinsätze.
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Die Zwischenkonstruktion ermöglicht das Anpassen der Gehäuse des Stützisolators in die Gewindeeinsätze und die Verwendung verschiedener Materialien im Gehäuse des Stützisolators. Wird als Gehäusematerial Metall verwendet, wird eine gute mechanische Beständigkeit, insbesondere gegen Biege- und Scherbeanspruchung erreicht. Aufgrund seiner mechanischen Beständigkeit ermöglicht die Konstruktion die Verwendung von wesentlich kleineren Stützisolatoren als bei der derzeitigen Konstruktion. Durch die Verwendung von Kunststoff oder Kunststoffkomposit als Gehäusematerial wird dank der Zwischenstruktur eine große Materialkonzentration zwischen den Gehäuseeinsätzen vermieden, wodurch poröse Hohlräume entstehen, die die Konstruktion während der Herstellung schwächen.
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Figurenliste
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Im Folgenden werden einige Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ausführlicher beschrieben, in welchen:
- 1 einen Stützisolator gemäß einer Ausführungsform zeigt,
- 2 einen Querschnitt des Stützisolators gemäß der Ausführungsform zeigt,
- 3 einen Stützisolator gemäß einer Ausführungsform zeigt, und
- 4 einen Querschnitt des Stützisolators gemäß der Ausführungsform zeigt.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEISPIELHAFTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Unter Bezugnahme auf die 1-4 umfasst der erfindungsgemäße Stützisolator ein Gehäuse 100, 110, Gewindeeinsätze 300, 310 an den entgegengesetzten Enden 400, 410 des Gehäuses 100, 110 und eine Zwischenkonstruktion 200, 210. Die Gewindeeinsätze 300, 310 umfassen einen Boden und einen umlaufenden Mantel. Die Zwischenkonstruktion 200, 210 ist zwischen den Böden der Gewindeeinsätze angeordnet. Die Zwischenkonstruktion 200, 210 verbindet die Gewindeeinsätze 300, 310 und erstreckt sich um die Böden der Gewindeeinsätze 300, 310 und mindestens teilweise um die Mäntel der Gewindeeinsätze 300, 310. Das Gehäuse 100, 110 des Stützisolators erstreckt sich um die Zwischenkonstruktion 200, 210 und die Gewindeeinsätze 300, 310. Die Zwischenkonstruktion koordiniert das Gehäuse 100, 110 des Stützisolators und die Gewindeeinsätze 300, 310.
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Das Gehäuse 100, 110 des Stützisolators und die Gewindeeinsätze 300, 310 können zylinderartig sein, oder ihre Formen können in der Fertigungsphase je nach Anwendung angepasst werden. Der verbleibende Abschnitt des Stützisolators zwischen den Enden 400, 410 des Stützisolators bildet den Mantel des Stützisolators. Die Außenfläche des Stützisolators umfasst die Enden 400, 410 des Stützisolators und den Mantel des Stützisolators.
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Unter Bezugnahme auf die 1 und 2 verbindet gemäß einer Ausführungsform die Zwischenkonstruktion 200 die Gewindeeinsätze 300, erstreckt sich um die Böden der Gewindeeinsätze 300 und teilweise um die Mäntel der Gewindeeinsätze 300. Das Gehäuse 100 des Stützisolators ist um die Zwischenkonstruktion 200 des Stützisolators und die Gewindeeinsätze 300 herum ausgebildet. Die Zwischenkonstruktion 200 verleiht dem Stützisolator eine gute mechanische Beständigkeit, insbesondere gegen Biege- und Scherbeanspruchung. Die Zwischenkonstruktion ist so gestaltet, dass die erforderlichen Kriechstrecken (creepage distance) eingehalten werden. Da die Zwischenkonstruktion innerhalb des Gehäuses bleibt, ist die Zwischenkonstruktion auf der Außenfläche des Stützisolators nicht zu sehen.
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Unter Bezugnahme auf die 3 und 4 verbindet gemäß einer Ausführungsform die Zwischenkonstruktion 210 die Gewindeeinsätze 310 und erstreckt sich um die Böden und um die Mäntel der Gewindeeinsätze 310 und mindestens teilweise bis zur Außenfläche des Stützisolators. Die Zwischenkonstruktion 210 kann sich zwischen den Gewindeeinsätzen 310 um die Böden der Gewindeeinsätze 310 und um die Mäntel mindestens teilweise bis zu den Enden 410 des Stützisolators erstrecken. Die Zwischenkonstruktion 210 kann sich teilweise oder vollständig in den Bereich des Endes 410 des Stützisolators erstrecken. Die Zwischenkonstruktion 210 wird zum Beispiel durch Spritzgießen in dem Gehäuse 110 gebildet.
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Unter Bezugnahme auf die 3 und 4 verbindet gemäß einer zweiten Ausführungsform die Zwischenkonstruktion 210 die Gewindeeinsätze 310, erstreckt sich zwischen den Gewindeeinsätzen 310 und um die Böden der Gewindeeinsätze 310 und die Mäntel bis zu den Enden 410 des Stützisolators und teilweise bis zum Mantel des Stützisolators. Die Zwischenkonstruktion 210 ist innerhalb des Gehäuses 110 ausgebildet. Dank der Zwischenkonstruktion kann die Bildung einer porösen Materialkonzentration zwischen den Gewindeeinsätzen während der Fertigung verhindert werden.
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In einem ersten Schritt bei der Herstellung eines Stützisolators gemäß einer Ausführungsform ist eine Zwischenkonstruktion 200 zwischen den Gewindeeinsätzen 300 um die Böden der Gewindeeinsätze 300 und zumindest teilweise um die Mäntel der Gewindeeinsätze 300 angeordnet, wobei die Zwischenkonstruktion 200 die Gewindeeinsätze 300 verbindet. In einem zweiten Schritt wird das Gehäuse 100 um die Zwischenkonstruktion 200 und die Gewindeeinsätze 300 gebildet.
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Gemäß einer zweiten Ausführungsform kann der Stützisolator hergestellt werden, indem zuerst das Gehäuse 110 gebildet wird. Danach wird im Inneren des Gehäuses 110 die Zwischenkonstruktion 210 zum Beispiel durch Spritzgießen gebildet. Die Gewindeeinsätze 310 können entweder nachmontiert werden oder dann während des Gießens der Zwischenkonstruktion 210 in den Spritzguss eingegossen werden.
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Unter Bezugnahme auf die 1 und 2 kann gemäß einer Ausführungsform das Gehäuse 100 des Stützisolators zum Beispiel aus Kunststoff oder einem Kunststoffkomposit hergestellt sein. Dank der Zwischenkonstruktion kann die Bildung einer porösen Materialkonzentration zwischen den Gewindeeinsätzen während der Fertigung verhindert werden. Der Kunststoff kann ein Duro- oder ein Thermoplast sein, zum Beispiel Epoxid, Polyester oder Polyamid. Kunststoff bietet eine gute elektrische Isolierung. Das Kunststoffkomposit kann beispielsweise Epoxid, Polyester oder Polyamid mit Fasern oder Partikeln sein. Die Fasern oder Partikel können beispielsweise Aramid, Kevlar, Aluminiumnitrid (AlN), Aluminiumoxid (Al2O3), Kohlenstoff, Silizium oder Diamant sein. Wird ein Kunststoffkomposit anstelle von Kunststoff als Material für das Gehäuse verwendet, wird die Festigkeit und Wärmeleitfähigkeit des Stützisolators erhöht. Das Gehäuse 100 kann zum Beispiel spritzgegossen oder dreidimensional gedruckt sein.
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Unter Bezugnahme auf die 3 und 4 kann gemäß einer Ausführungsform das Gehäuse 110 des Stützisolators aus Metall, zum Beispiel aus Kupfer oder aus Aluminium, gefertigt sein. Das Gehäuse 110 kann zum Beispiel bearbeitet oder druckgegossen sein. Eine solche Konstruktion verleiht dem Stützisolator eine gute mechanische Beständigkeit, insbesondere gegen Biege- und Scherbeanspruchung. Aufgrund seiner mechanischen Beständigkeit ermöglicht die Konstruktion die Verwendung von wesentlich kleineren Stützisolatoren als bei der derzeitigen Konstruktion.
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Unter Bezugnahme auf die 1 und 2 kann gemäß einer Ausführungsform die Zwischenkonstruktion 200 des Stützisolators entweder aus demselben oder aus einem anderen Material bestehen als das Gehäuse 100. Die Zwischenkonstruktion 200 kann zum Beispiel aus Kunststoff oder einem Kunststoffkomposit hergestellt sein. Der Kunststoff kann ein Duro- oder ein Thermoplast sein, zum Beispiel Epoxid, Polyester oder Polyamid. Das Kunststoffkomposit kann beispielsweise Epoxid, Polyester oder Polyamid mit Fasern oder Partikeln sein. Die Fasern oder Partikel können beispielsweise Aramid, Kevlar, Aluminiumnitrid (AlN), Aluminiumoxid (Al2O3), Kohlenstoff, Silizium oder Diamant sein. Diamantpartikel erreichen eine gute Wärmeleitfähigkeit und verfestigen auch das Material. Die Zwischenkonstruktion 200 kann zum Beispiel spritzgegossen, dreidimensional gedruckt oder bearbeitet sein. Dank der Zwischenkonstruktion kann die Bildung einer porösen Materialkonzentration zwischen den Gewindeeinsätzen während der Fertigung verhindert werden.
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Unter Bezugnahme auf die 3 und 4 wird gemäß einer Ausführungsform die Zwischenkonstruktion 210 des Stützisolators aus einem anderen Material als das Gehäuse 110 hergestellt. Die Zwischenkonstruktion 210 kann zum Beispiel aus Kunststoff oder einem Kunststoffkomposit hergestellt sein. Der Kunststoff kann ein Duro- oder ein Thermoplast sein, zum Beispiel Epoxid, Polyester oder Polyamid. Kunststoff bietet eine gute elektrische Isolierung. Wenn sich die Zwischenkonstruktion 210 auch bis zu den Enden des Stützisolators erstreckt, können mit dem Kunststoff die Enden 410 des Stützisolators und die Gewindeeinsätze 310 voneinander isoliert werden. Das Kunststoffkomposit kann beispielsweise Epoxid, Polyester oder Polyamid mit Fasern oder Partikeln sein. Die Fasern oder Partikel können beispielsweise Aramid, Kevlar, Aluminiumnitrid (AlN), Aluminiumoxid (Al2O3), Kohlenstoff, Silizium oder Diamant sein. Mit Diamantpartikeln wird eine gute Wärmeleitfähigkeit erreicht. Die Zwischenkonstruktion 210 des Stützisolators kann zum Beispiel spritzgegossen, dreidimensional gedruckt oder bearbeitet sein. Dank der Zwischenkonstruktion kann die Bildung einer porösen Materialkonzentration zwischen den Gewindeeinsätzen während der Fertigung verhindert werden.
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Die Größe des Gehäuses 100, 110 des Stützisolators kann je nach Anwendung in der Fertigungsphase angepasst werden. Der Stützisolator kann 20 bis 80 mm hoch sein, beispielsweise 35 mm, und kann einen Durchmesser von 10 bis 100 mm, beispielsweise 35 mm haben.
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Die Materialdicke der Zwischenkonstruktion 200, 210 kann zum Beispiel 1 bis 10 mm betragen. Die Dicke der Zwischenkonstruktion 200, 210 kann an die Größe und Anwendung des Stützisolators in der Fertigungsphase der Zwischenkonstruktion 200, 210 angepasst werden.
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Die Gewindeeinsätze 300, 310 können zum Beispiel aus Metall gebildet sein. Die Gewinde der Gewindeeinsätze können zum Beispiel zwischen M4 und M12 liegen.
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Mit dem oben beschriebenen Stützisolator werden erhebliche Vorteile erzielt. Die Zwischenkonstruktion 200, 210 ermöglicht das Anbringen der Gehäuse des Stützisolators an den Gewindeeinsätzen und die Verwendung verschiedener Materialien im Gehäuse des Stützisolators. Bei Verwendung von Metall als Gehäusematerial wird eine gute mechanische Beständigkeit erzielt, insbesondere gegen Biege- und Scherbeanspruchung. Aufgrund seiner mechanischen Beständigkeit ermöglicht die Konstruktion die Verwendung von wesentlich kleineren Stützisolatoren als bei der derzeitigen Konstruktion. Die Zwischenkonstruktion 210 ermöglicht auch, dass die Enden 410 des Stützisolators und die Gewindeeinsätze 310 voneinander isoliert sind. Wenn Kunststoff oder Kunststoffkomposit als Gehäusematerial verwendet wird, verhindert die Zwischenstruktur 200, 210 eine große Materialkonzentration, die zwischen den Gewindeeinsätzen 300, 310 gebildet wird, was poröse Hohlräume verursacht, die die Konstruktion während der Herstellung schwächen.
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GEWERBLICHE ANWENDBARKEIT
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Mindestens einige Ausführungsformen sind in Stützisolatoren anwendbar.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Gehäuse
- 110
- Gehäuse
- 200
- Zwischenkonstruktion
- 210
- Zwischenkonstruktion
- 300
- Gewindeeinsatz
- 310
- Gewindeeinsatz
- 400
- Ende
- 410
- Ende
