DE2951437A1

DE2951437A1 - Struktur zur uebertragung von zugspannungen

Info

Publication number: DE2951437A1
Application number: DE19792951437
Authority: DE
Inventors: Michel Willem
Original assignee: Ceraver SA
Current assignee: Ceraver SA
Priority date: 1978-12-27
Filing date: 1979-12-20
Publication date: 1980-07-17
Also published as: CA1134469A; FR2445596B2; BR7908522A; FR2445596A2; NO794162L; US4316054A

Description

FO 1L 480 D

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-A-

CERAVER S.A. 12, rue de la Baume 75008 PARIS, Frankreich

STRUKTUR ZUR ÜBERTRAGUNG VON ZUGSPANNUNGEN Zusatz zu P 25 51 856.3

Die Erfindung betrifft eine Struktur zur Übertragung von hohen mechanischen Zugspannungen, mit einer länglichen Seele aus agglomerierten Fasern sowie mit mindestens einer an einem Seelenende angebrachten Armierung, die zur Befestigung der Seele eine Vergußmulde aufweist, die sich nach zwei Seiten hin von einem engen Zwischenbereich ausgehend trichterförmig ausweitet und auf die längliche Seele radiale Kompressions- bzw. Klemmkräfte ausübt, wobei diese Kräfte mindestens teilweise auch dann in einem Bereich der Struktur bleiben, der in den Armierungen selbst liegt, wenn die Struktur nicht mechanisch beansprucht wird. Eine derartige Struktur ist aus der DE-OS 25 51 856 bekannt.

Soll eine derartige Struktur senkrecht aufgehängt verwendet werden, dann sind die auf die Struktur einwirkenden Kräfte im wesentlichen Zugkräfte, während bei Verwendung der Struktur in i.w. horizontaler Lage die Verankerung eine Einbettung bildet und die Struktur im wesentlichen biegebeansprucht wird. In diesem letztgenannten Fall muß die Struktur konstruktionsmäßig an die hohen auf die Seele einwirkenden Kräfte angepaßt werden, die wegen der faserartigen Struktur der Seele gefährlich sein können.

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Eine derartige Verwendung der bekannten Struktur ist besonders auf dem Gebiet der elektrischen Isolatoren interessant. Ein um 12 zur Horizontalen geneigter 1700 mm langer Isolator muß beispielsweise im Betrieb eine vertikale Beanspruchung von 500 DaN aushalten können.

Aufgabe der Erfindung ist es, die bekannte Struktur so zu verändern, daß sie höheren Biegebeanspruchungen gewachsen ist.

Diese Aufgabe wird durch eine Struktur der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Füllung des zwischen Vergußmulde und Seelenende liegenden Raums aus einem Harz besteht, das auf das Seelenende gegossen wird und vor dem Aufsetzen einer dünnen die Vergußmulde außen begrenzenden Metallhülle mit einer weichen Kappe bedeckt wird, wobei die Metallhülle ihrerseits in eine horizontale Einbettungsarmierung eingeklebt ist.

Bezüglich von Merkmalen bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung wird auf die Unteransprüche verwiesen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand zweier Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Fig. 1 zeigt einen axialen Schnitt durch die Einbettungszone einer erfindungsgemäßen Struktur.

Fig. 2 zeigt einen Schnitt entlang II-II aus Fig.

Die Figuren 3 und 4 zeigen einen axialen Schnitt bzw. einen Querschnitt durch eine Variante der Struktur gemäß den Figuren L und 2.

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Wie in den Figuren 1 und 2 gezeigt, 16t um ein Ende des Bündels 1 aus mit einem Harz agglomerierten Glasfasern herum eine mit Glasfasern gefüllte und verstärkte Harzmasse 2 in Form einer Düse bestehend aus zwei durch einen engen Zwischenbereich miteinander verbundenen Kegelstümpfen herumgegossen; der Vorteil dieser besonderen Form ist in der DE-OS 25 51 856 im einzelnen dargelegt. Diese Harzmasse wird um das Ende des Bündels 1 mit Hilfe einer zweiteiligen Form in an sich bekannter Weise gegossen; zur Erzielung einer besseren Verbindung zwischen dem Bündel 1 und der Harzmasse kann zunächst eine unvollständige Polymerisierung des Harzes des Bündels 1 vorgesehen werden, die dann nach dem Umgießen des Bündelendes mit der mit Glasfasern gefüllten Harzmasse zu Ende geführt wird.

Auf die Harzmasse 2 wird dann eine weiche Kappe 3 gesetzt, bevor auf diese (beispielsweise durch isostatische Pressung) eine die Vergußmulde begrenzende dünne Metallhülle aufgebracht wird. Das Ende der so mit der Kappe und der Metallhülle versehenen Struktur wird dann seinerseits mit Hilfe eines Klebers 5 in einer im wesentlichen horizontal angeordneten auf einem im wesentlichen vertikal stehenden Halter 7 geschraubten Einbettungsarmierung 6 befestigt, so daß die Struktur auch hohen Biegebeanspruchungen widersteht.

Eine Untersuchung des auf das Ende dieser Struktur einwirkenden Kraftfelds erweist sich als höchst komplex, da zu den Biegebeanspruchungen noch Zug- und Torsionskräfte hinzukommen.

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Durch die Düsenform der Vergußmulde kann man eine zu große Konzentration der Scherkräfte in einem kleinen Bereich des Bündels durch ein leichtes Rutschen in Längsrichtung dieser Form in der Mulde vermeiden. Bei einem eingebetteten Isolator ist diese Düsenform ebenfalls wie nachstehend erläutert sehr vorteilhaft.

Das die Isolatorseele bildende Bündel wird hauptsächlich durch eine senkrecht auf sein freies Ende einwirkende Kraft biegebeansprucht, wobei die Fasern des oberhalb der neutralen Fasern liegenden Teils des Bündels Zugkräften ausgesetzt werden, die durch die Verankerung aufgenommen werden müssen; jede einzelne dieser Fasern müßte im Boden der Armierung verankert werden; jedoch ist dies nicht möglich, da lediglich die an der Oberfläche befindlichen Fasern zugänglich sind. Der Zug kann auf die inneren Fasern nur über Scherkräfte in Längsrichtung übertragen werden. Die Festigkeit gegenüber diesen Scherkräften kann dadurch erhöht werden, daß gleichzeitig Kompressionskräfte in Querrichtung entwickelt werden. Dieses Ziel kann leicht dadurch erreicht werden, daß man der Seele zu ihrem Ende hin eine konische Form mit einem Winkel von etwa 10 verleiht, die wie ein Keil wirkt.

Die unterhalb der neutralen Fasern liegenden Fasern des Bündels unterliegen dagegen Kompresaionskräften, die sich als Druck auf den Boden der Armierung auswirken. Jedoch dürfen diese Kompressionskräfte nicht zu groß werden. Durch die konische Ausbildung des Seelenendes wird die Auflagefläche vergrößert und so die Stärke dieser Kompressionskräfte verringert,

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Außerdem entwickeln sich zwischen dem oberen in Längsrichtung auf Zug beanspruchten und dem unteren in Längsrichtung auf Kompression beanspruchten Bereich des Bündels Scherkräfte in Längsrichtung, durch die die oberen Fasern des Bündels bezügliche der unteren Bereiche des Bündels gleiten und sich der Bündelverbund auflösen kann. Ein die Oberfläche dieses Bereichs vergrößernder Konus des Seelenendes verringert die Gefahr einer derartigen Auflösung.

Ferner hat die auf das freie Ende des Bündels einwirkende Kraft die Tendenz, das Bündel in seiner Einbettung zu kippen. Das dieser Kippbewegung entgegenstehende Moment besteht aus den Auflagekräften auf das Bündel in Höhe des Randes und des Bodens der Einbettung.

Bei einem zylindrischen Bündel ohne die doppelte Düsenform lägen die sehr hohen Kompressionskräfte im Auflagenbereich des Bündels auf dem Rand der Einbettung, während außerhalb dieses Auflagebereichs keine derartigen Kräfte mehr vorhanden wären. Daraus ergäbe sich für die in der Nähe der Oberfläche liegenden längsgerichteten Fasern wegen der raschen Änderung der Kompressionskräfte hohe Scherkräfte in Querrichtung, die von den Fasern besonders schlecht vertragen werden.

Durch die Düsenform werden die Kompressionskräfte besser verteilt, so daß sich auch die Scherkräfte in Querrichtung verkleinern. So können die gefährlichsten auf das Bündel in der Einbettung einwirkenden Kräfte verringert werden, indem die durch die Einbettung gelieferten Gegenkräfte entsprechend verteilt werden; d.h., durch die Gegenkräfte, die zu

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Scherkräften in Längsrichtung führen, und durch die Auflagekräfte, die zu Scherkräften in Querrichtung führen.

Im vorliegenden Fall erweist sich der bereits beschriebene Aufbau der Struktur als sehr vorteilhaft wegen ihrer Geschmeidigkeit - sie stellt eine Verankerung mit einer Druckverteilung ähnlich einer hydrostatischen Druckverteilung dar.

Wenn hohe Zugkräfte zu berücksichtigen sind, dann ist ein verstärktes Einklemmen des Fasernbündels in der Vergußmuide vorteilhaft; hierzu werden das die Vergußmasse 5 bildende Material und der Oberflächenzustand der dünnen Metallhülle 4 so gewählt, da/3 die Möglichkeit einer relativen Verschiebung an ihrer Kontaktfläche besteht. Sind hingegen nur geringe Zugkräfte zu berücksichtigen, dann genügt die Verschiebung des düsenförmigen Harzkörpers in Bezug auf die Metallhülle, so daß ein Anhaften der Metallhülle auf der sie umgebenden Vergußmasse sich nicht mehr nachteilig auswirkt. Im letzteren Fall können die Torsionskräfte sehr hoch sein, so da/3 rotationsverhindernde Mittel vorzusehen sind; beispielsweise kann das mit der Kappe und der Metallhülle versehene Ende des Fasernbündels mit peripheren Abflachungen versehen werden, wobei die Düsenform ebenfalls beim Gießen derartige Abflachungen aufweist. In allen Fällen spielt die weiche Kappe eine wichtige Rolle für den Ausgleich der auf das mit der Harzmasse cSüsenformig bedeckte Ende des Fasernbündels einwirkenden Kräfte.

Ein relatives Verrutschen aufgrund von Tors ionskrn fiten zwischen Vergußmasse 5 und Armierung 6 kann auf bekannte

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Weise durch innerhalb der Armierung vorgesehene Antirotationsrippen 8 verhindert werden. Ein relatives Verrutschen aufgrund von Torsionskräften zwischen dem Fasernbündel 1 und der umgegossenen Harzmasse 2 kann durch mehrere in das Ende des Bündels eingeschnittene Längsnuten 9 verhindert werden. Diese Längsnuten liegen in der Nähe der herkömmlichen Rillen 10, die in dem Bündel zur Verstärkung des Gleitwiderstands in Längsrichtung zwischen Bündel und düsenförmiger Harzmasse vorgesehen werden.

Hinsichtlich des elektrischen Verhaltens liegt ein durch die Erfindung erreichter Vorteil darin, daß eine Metallhülle vorhanden ist, die eine equipotentiale Fläche bildet, wodurch der elektrostatische Schutz verbessert wird.

Hinsichtlich der Dichtheit wird durch die Erfindung ebenfalls eine vorteilhafte Konstruktion erreicht, da sich hier ein insgesamt dichtes Gesamtgebilde ergibt, das für die Abdichtung kein die mechanischen Kräfte aufnehmendes Bauteil verwendet. Vielmehr wird eine weiche Manschette 11 vorgesehen, die den aus der gegossenen Harzmasse herausragenden Teil des Fasernbündels umgibt; diese Manschette liegt auf der mit ihrer weichen Kappe 3 bedeckten gegossenen Harzmasse auf und besitzt auf ihrer Peripherie eine Nut 12, in die der Rand der Metallhülle 4 hineinragt, so daß beim Aufpressen der Metallhülle die Manschette 11 auf die Kappe 3 gedrückt wird, wodurch die Abdichtung begünstigt wird und ein Loslösen der Manschette von der Ka^pe vermieden wird, wenn die beiden miteinander verklebt waren. Die weiche Manschette 11 deckt den übergang bis zu einem Bereich des Fasernbündels ab, der mit Rippen 13 versehen ist.

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Es sei noch darauf hingewiesen, daß eine Quetschverbindung der Metallhülle, die eine äquipotentiale Oberfläche bildet, für die Kontaktfläche zwischen Kappe 3 und Manschette 11 vorteilhaft ist.

Da die relative Verschiebung der Düsenform nicht durch einen positiven Anschlag begrenzt werden darf, kann die Vergußmasse 5 den zwischen der Metallhülle und der Innenfläche der Armierung liegenden Raum nicht voll ausfüllen, so daß es vorteilhaft sein kann, diesen freien Raum mit einer Füllmasse 14 auszufüllen, beispielsweise einem mit Metallpartikeln vermischten Harz, das das elektrische Verhalten aufgrund der guten Anpassung an elektrische Beanspruchungen begünstigt· Ferner begünstigt eine Verdickung 15 der Einbettungsarmierung die mechanische Wirkung der Vergußmasse.

Die Figuren 3 und 4 zeigen eine Variante, bei der die umgossene Harzmasse 2* in ihrem zentralen Bereich Längsrillen aufweist; durch diese Rillen wird neben einer Erleichterung der Bildung der Metallhülle 4 eine weitere Verbesserung des Antirotationsverhaltens der düsenförmigen Masse in ihrer Armierung erreicht. Im übrigen ist die Struktur gleich der unter Bezugnahme auf die Figuren 1 und 2 beschriebenen Struktur,

Bezüglich der eingesetzten Stoffe sei als Beispiel ein ausreichend hartes Elastomer wie beispielsweise Polyuretan für die weiche Kappe 3, ein streckbares Metall wie beispielsweise Kupfer oder Aluminium für die Metallhülle 4 und ein Elastomer wie beispielsweise ein Kopolymer des Tpys EPDM für die Manschette 11 (und für die Rippen 13) angeführt. Der

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Verguß 5 wird vorzugsweise aus einem mit Partikeln vermischten Harz oder einem mineralischen Kleber hergestellt.

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Claims

Fo 11 480 D

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CERAVER S.A.

12, rue de la Baume

75008 PARIS, Frankreich

STRUKTUR ZUR ÜBERTRAGUNG VON ZUGSPANNUNGEN Zusatz zu P 25 51 856.3

PATENTANSPRÜCHE

1 -) Struktur zur Übertragung von hohen mechanischen Zugspannungen, mit einer länglichen Seele aus agglomerierten Fasern sowie mit mindestens einer an einem Seelenende angebrachten Armierung, die zur Befestigung der Seele eine Vergußmulde aufweist, die sich nach zwei Seiten hin von einem engen Zwischenbereich ausgehend trichterförmig ausweitet und auf die längliche Seele radiale Kompressions- bzw. Klemmkräfte ausübt, wobei diese Kräfte mindestens teilweise auch dann in einem Bereich der Struktur bleiben, der in den Armierungen selbst liegt, wenn die Struktur nicht mechanisch beansprucht wird) gemäß dem Hauptpatent, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllung (2) des zwischen Vergußmulde und Seelenende liegenden Raums aus einem Harz besteht, das auf das Seelenende gegossen wird und vor dem Aufsetzen einer dünnen die Verguemulde außen begrenzenden Metallhülle (4) mit einer weichen Kappe (3) bedeckt wird, wobei die Metallhülle ihrerseits in eine horizontale Einbettungsarmierung (6) eingeklebt ist.

2 - Struktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das auf das Seelenende gegossene Harz (2) dieses Ende vollständig bedeckt,

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3 - Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die weiche Kappe (3) vollständig die Außenfläche der gegossenen Harzmasse bedeckt und elastisch genug ist, um gut auf der Außenfläche aufzuliegen.

4 - Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß um die Seele herum von ihrem Austritt aus der gegossenen Harzmasse an eine weiche Manschette (11) vorgesehen ist.

5 - Struktur nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Manschette (11) sich auf der gegossenen Harzmasse abstützt und auf ihrem umfang eine Nut (12) aufweist, in die der Rand der die Vergußmulde begrenzenden Metallhülle (4) gepreßt ist.

6 - Struktur nach einem der Ansprüche 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Manschette (11) eine Übergangsbeschichtung bis zu einer mit Rippen (13) versehenen Zone der Seele ergibt.

7 - Struktur nach einem der Ansprüche I bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die horizontale Einbettungsarmierung (6) auf ihrer Innenfläche eine dem Zwischenbereich der Vergußmulde gegenüberliegende Verdickung (15) besitzt.

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8 - Struktur nach einem der Ansprüche I bis 7,

dadurch gekennzeichnet, daß die gegossene Harzmasse (2¹) in ihrem dem Zwischenbereich der Vergußmulde entsprechenden mittleren Bereich Längsrillen besitzt.

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