DE3001639A1

DE3001639A1 - Kunstharzisolator

Info

Publication number: DE3001639A1
Application number: DE19803001639
Authority: DE
Inventors: Takeshi Ishihara; Masaru Kojima
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 1979-01-20
Filing date: 1980-01-17
Publication date: 1980-07-24
Also published as: DE3001639C2; FR2447082A1; AU5466080A; FR2447082B1; GB2044555A; CA1143809A; JPS616961B2; AU520891B2; US4303799A; JPS5598418A; GB2044555B

Description

HOFFMANN · EITLE & PAIiTNER 3 Q Q -j g 3 g

PATENTANWÄLTE

DR. ING. E. HOFFMANN (1930-1974) .'DIPL-INCW-EITLe . D R. R E R. NAT. Κ,Η OFFMAN N ■ D I PU-1 N G. W. LE H N

DIPL.-ING. K.FOCHSLE · DR. RER. NAT. B. HANSEN ARABELLASTRASSE 4 (STERNHAUS) · D-8000 MO N CH EN 81 · TE LE FO N (089) 9110B7 . TE LE X 05-29619 (PATH E)

32 986 s/cd

NGK Insulators, Ltd., Nagoya/Japan

Kunstharziso.lator

Die Erfindung betriff einen Kunstharzisolator, der einen Stab oder ein Rohr aus faserverstärktem Kunststoff aufweist (das anschließend als verstärkter Kunststoffstab bezeichnet wird),sowie ein metallisches Halteelement, mit welchem der Stab verbunden ist, und insbesondere die Verbesserung der Lebensdauer hinsichtlich Ermüdungsbruch des Kunstharzisolators.

Anordnungen zur Halterung eines verstärkten Kunststoffstabs mittels eines metallischen Halteelements sind bei einem Kunstharzisolator beispielsweise aus den US-PSen 3 152 und 3 192 622 bekannt. In der Halteanordnung gemäß der US-PS 3 152 392 wird der zu haltende Abschnitt eines verstärkten Kunststoffstabs in die Bohrung einer Hülse eines

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metallischen Halteelements eingesetzt und der Außenumfang der Hülse wird voneinander gegenüberliegenden Richtungen mittels eines zweiteiligen, polygonalen Stempels derart zusammengedrück, daß der Querschnitt der Hülse permanent in eine Polygonalform verformt wird, um den verstärkten Kunststoffstaub am metallischen Halteelement zu befestigen.

In der Halteanordnung gemäß der US-PS 3 192 622 wird ein verstärkter Kunststoffstab - mit einem metallischen Halteelement in der nachfolgend beschriebenen Weise verbunden. Der Kunststoffstab wird in die Bohrung einer Hülse eingesetzt, die eine gleichförmige Stärke hat und die Hülse wird mittels eines sich verjüngenden polygonalen Werkzeugs derart zusammengedrückt und verformt, daß der Außendurchmesser der Hülse am eintrittsseitigen Ende für den verstärkten Kunststoffstab nicht wesentlich verringert wird, aber diese Verringerung im beträchtlichen umfang an einem dem Kunststoffstabende entgegengesetzten Abschnitt erfolgt. Bei einer alternativen Ausführung wird ein verstärkter Kunststoffstab in die Bohrung einer Hülse eingesetzt, die eine sich verjüngende Stärke aufweist und die Hülse wird derart zusammengedrückt und verformt, daß der Außendurchmesser der Hülse am eintrittsseitigen Ende der Hülse nicht merklich verringert wird, aber in einem beträchtlichen Umfang an einem dem Stabende gegenüberliegenden Abschnitt und zwar mittels eines polygonalen Werkzeugs, welches einander gegenüberliegende, parallele Flächen aufweist. Diese bekannten Halteanordnungen sind jedoch lediglich darauf gerichtet, die statische Belastbarkeit zu verbessern und es tritt im verstärkten Kunststoff staub an dem Abschnitt,der der Nachbarschaft des

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?ι η trittsseitigen Endes der Hülse gegenüberliegt, eine öpdjriungskonzentration auf, wodurch der Kunststoffstab bei einer niedrigeren Schwingungsbelastung bricht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kunstharzisolator zu schaffen, der die vorausgehend beschriebenen Mangel nicht aufweist und der eine verbesserte Lebensdauer bezüglich Ermüdungsbruch aufweist.

Diese Aufgabe wird bei einem Kustharzisolator, der einen faserverstärkten Kunststoffstab enthält, sowie ein metallisches Halteelement, das ganz oder teilweise aus einer Hülse besteht und den Stab unter Druck aufnimmt, dadurch gelöst, daß die Hülse einen Basisabschnitt enthält, der hauptsächlich die statische Belastbarkeit des Isolators bestimmt, sowie einen Eintrittsabschnitt mit sien verjüngernder Stärke,der hauptsächlich die Schwingungsbelastbarkeit des Isolators bestimmt.

Die Erfindung wird anschließend anhanc d-r ieiu,. . Abschrieben. Es zeigen:

Pig. 1a eine Vorderansicht eines bekannten Kunstharzisolators, zum Teil im Schnitt, wobei jener Abschnitt des verstärkten Kunststoffstabs,der in einer Hülse eines metallischen Halteelements aufgenommen wird, vor dem Zusammendrücken der Hülse sichtbar ist,

Fig. 1b einen Querschnitt des in Fig« 1 dargestellen Künstharzisolators längs der Linie II-II,

Fig. 2a eine Vorderansicht des in Fig. 1a dargestellten Isolators, zum Teil geschnitten, die jenen Abschnitt,der in einer Hülse eines metallischen Halteelements aufgenommen wird,nach dem Zusammendrücken der Hülse darstellt,

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Fig. 2b einen Querschnitt des in Fig. 2a dargestellten Isolators längs der Linie III-III,

Figuren 3a

und 3b Querschnitte von weiteren bekannten Kunstharzisolatoren, zum Teil geschnitten, aus welchen jener Abschnitt eines verstärkten Kunststoffstabs ersichtlich ist, der in einer Hülse eines metallischen Halteelements aufgenommen wird,

Fig. 4a eine Spannungsverteilungskurve bei einem verstärktem Kunststoffstab, der von einer üblichen Halteanordnung gehalten wird,

Fig. 4b einen vergrößerten Schnitt eines wesentlichen Abschnitts einer bekannten Halteanordnung, die der Spannungsverteilungskurve nach Fig. 4a entspricht,

Fig» 5a eine Spannungsverteilungskurve bei einem verstärkten Kunststoffstab, der in einer Hülse eines in der folgenden Fig. 5b dargestellten erfindungsgemäßen Kunstharzisolators gehalten wird,

Fig. 5b eine Forderansicht eines erfindungsgemäßen Kunstharzisolators, zum Teil im Schnitt, aus welcher jener Abschnitt eines verstärkten Kunststoffs tabs ersichtlich ist, der in einer Hülse eines metallischen Halteelements aufgenommen ist,

Fig. 5c eine Vorderansicht eines weiteren erfindungsgemäßen Kunstharzisolators, zum Teil im Schnitt, aus der jener Abschnitt eines verstärkten Kunststoff stabs ersichtlich ist, der in einer Hülse eines metallischen Halteelements gehalten wird,

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Fig. 6 eine Kurvendarstellung, welche das Verhältnis zwischen der Stärke einer Hülse am eintrittsseitigen Ende und die Lebensdauer bei Schwingungsbelastung des in der Hülse gehaltenen verstärkten Kunststoffstabs angibt ,

Fig. 7 eine Kurvendarstellung, welche das Verhältnis zwischen der Länge des Eintrittsabschnitts einer Hülse und der Lebensdauer bei Schwingungsbelastung eines verstärkten, in der Hülse gehaltenen Kunststoffstabs angibt,

Fig. 8 eine Kurvendarstellung, die das Verhältnis zwischen der Länge des Basisabschnitts einer Hülse und der Bruchfestigkeit bei statischer Zugbelastung eines in der Hülse aufgenommenen, verstärkten Kunststoffstabs angibt.

Zum besseren Verständnis des Aufbaus zur Halterung eines verstärkten Kunststoffstabs mittels eines metallischen Halteelements bei einem erfindungsgemäßen Kunstharzisolator erfolgt nun eine Erläuterung der in den vorausgehend genannten üS-PSen 3 152 392 und 3 192 622 beschriebenen Halteanordnung- In der Halteanordnung gemäß der US-PS 3 152 392, die in den Figuren 1a und 1b dargestellt ist, wird ein Abschnitt 5 eines verstärkten zu,haltenden Kunststoffstabs in die Bohrung 3 einer Hülse 2 eingesetzt, die völlig oder teilweise aus einem metallischen Halteelement 1 besteht, und der Außenumfang der Hülse 2 wird in entgegengesetzten Richtungen zusammengedrückt, beispielsweise mittels eines zweiteiligen polygonalen Werkzeugs, und zwar derart, daß der Querschnitt der zusammengedrückten Hülse 2 permanent in eine polygonale Form, beispielsweise die in den Figuren 2a und 2b dargestellte Sechseckform_χgeformt wird,

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damit der verstärkte Kunststoffstab 4 mit dem metallischen Halteelement 1 verbunden wird. Diese Halteanordnung ist brauchbar, da sie eine hohe statische Zugfestigkeit aufweist, sie ist bezüglich der Formgebung des zu haltenden Abschnitts des verstärkten Kunststoffstabs einfach ausgebildet und desgleichen bezüglich des Aufbaus des metallischen Halteelements und der Anordnung zur Befestigung des Kunststoff stabs am metallischen Halteelement. Ferner ist das Gewicht des metallischen Halteelements gering.

Die US-PS 3 192 622 zeigt ferner Anordnungen gemäß den Figuren 3a und 3b, durch welche eine verbesserte statische Zugfestigkeit erzielt werden soll -. Bei der in Fig. 3a dargestellen Halteanordnung ist ein verstärkter Kunststoffstab 4 in.eine Hülse 2 mit gleichmäßiger Stärke eingesetzt und die Hülse wird derart zusammengedrückt und verformt, daß der Außendurchmesser an dem den Kunststoffstab aufnehmenden Eintittsende der Hülse nicht wesentlich verkleinert wird, jedoch beträchtlich an einem Abschnitt,der dem Stabende gegenüberliegt, und zwar mittels eines sich verjüngenden polygonalen Werkzeugs D,das gegenüberliegende geneigte Ebenen aufweist, die beispielsweise unter einem Winkel von 0,25 - 1,75 ° zur Isolatorachse liegen. Bei der Halteanordnung nach Fig. 3b wird ein verstärkter Kunststoffstab 4 in eine Hülse 2 mit sich verjüngender Stärke eingesetzt, wobei die Stärke sich ausgehend vom eintrittsseitigen Ende gegen das Ende des Kunststoffstabs zu vergrößert und die Hülse 2 derart zusammengedrückt und verformt wird, daß der Außendurchmesser

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wesentlich verringert wird,aber in beträchtlichem Ausmaß an einem dem Kunststoffstabende gegenüberliegenden Abschnitt,

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und zwar mittels eines polygonalen Werkzeugs d,das gegenüberliegende parallele Flächen aufweist, Jedoch sind diese üblichen Halteanordnungen lediglich darauf abgestellt, die statische Belastbarkeit zu verbessern.

Der Bruch eines Isolators, der eine übliche Halteanordnung aufweist, wird infolge einer statischen Zugbelastung durch eine Spannungskonzentration in einem verstärkten Kunststoffstab 4 an dem Abschnitt verursacht, der der Nachbarschaft des eintrittsseitigen Endes der Hülse 2 zur Aufnahme des Kunststoffstabs gegenüberliegt. Der Stab bricht, wenn die maximale Zugspannung 6~ ₁ größer als die Zugfestigkeit 6" des verstärkten Kunststoffstabs 4 ist. Wird beispielsweise eine statische Zugkraft P zwischen einem verstärkten Kunststoffstab 4 und einer Hülse 2 nach Fig. 4b ausgeübt, so ist die im Kunststoff stab 4 erzeugte Zugspannung 6" „ beträchtlieh geringer als die Zugfestigkeit 6Γ des Kunststoffstabs 4, wie aus der Kurve a der Fig. 4a hervorgeht, jedoch ist die Zugspannung 6\ die im Kunststoffstab 4 in der Nachbarschaft des eintrittsseitigen Endes einer Hülse zur Aufnahme des verstärkten Kunststoffstabs konzentriert auftritt, beträchtlich größer als die Zugbeanspruchung ®*„_nn, wie aus Fig. 4a ersichtlich ist.

Während des praktischen Gebrauchs eines Isolators ist die am verstärkten Kunststoffstab 4 angreifende Kraft niedrig, wie durch & in derKurve bin Fig. 4a angegeben ist, jedoch tritt eine hohe konzentrierte Spannung⁶'- i-^m Kunststoff stab in der Nachbarschaft des eintrittsseitigen Endes 6 zur Aufnahme des verstärkten Kunststoffstabs in der Hülse 2 auf. Aus Fig. 4a ist ersichtlich, daß die Größe von<5*₂ beträchtlich

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kleiner als" die Größe von <5". ist. Es wurde jedoch im Rahmen der Erfindung gefunden, daß der verstärkte Kunststoffstab 4 infolge der auf ihn einwirkenden Schwingungskomponente eine Ermüdung erleidet und daß deshalb der Kunststoff stab gerade bei der geringeren Spannung & bricht.

Der erfindungsgemäße Kunstharzisolator beruht auf der Feststellung, daß bei Vorhandensein einer Schwingungskomponente in der Last ein verstärkter Kunststoffstab eine Ermüdung erfährt und selbst bei einem niedrigen praktischen Spannungspegel _t der 1/2-1/4 der statischen Bruchspannung Ö'pj^p des Stabs ausmacht, bricht. Die vorliegende Erfindung stellt einen Kunsthazrisolator zur Verfügung, der einen faserverstärkten Kunststoffstab enthält, sowie ein metallisches Halteelement, das ganz oder teilweise aus einer Hülse zur Aufnahme des Stabs besteht, wobei der Kunstharzisolator dadurch gekennzeichnet ist, daß die Hülse mit einem Basisabschnitt hauptsächlich die statische Belastbarkeit des Isolators bestimmt, während ein eintritisseitiger Abschnitt eine sich verjüngende Stärke aufweist und hauptsächlich die Schwingungsbelastbarkeit des Isolators bestimmt.

Die Erfindung wird anschließend in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert.

Der erfindungsgemäße Kunstharzisolator umfaßt gemäß Fig. 5b im wesentlichen einen verstärkten Kunststoffstab 4, welcher durch Imprägnieren von Faserbündeln,z.B. Glasfasern oder dergleichen;erhalten wurde, die in ihrer Längsrichtung angeordnet sind oder ein Gestrick bilden, mittels eines Epoxydharzes, Polyesterharzes oder dergleichen, . , wobei die imprägnierten Faserbündel durch das Harz

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miteinander- verbunden werden und ein metallisches Halteelement 1, das ganz oder teilweise aus einer Hülse 2 besteht, einen Abschnitt 5 des verstärkten Kunststoffstabes 4 in einer Bohrung 3 der Hülse 2 unter Druck aufnimmt, wobei die Hülse 2 einen Basisabschnitt 2a und einen eintrittsseitigen Abschnitt 2b mit sich verjüngender Stärke aufweist. Der Basisabschnitt 2a hat vorzugsweise eine gleichförmige Stärke und der eintrittsseitige Abschnitt 2b befindet sich am verlängerten Teil des Basisabschnitts und weist vorzugsweise eine Stärke auf, die allmählich gegen ein Ende 7 zu abnimmt, um einen verstärkten Kunststoffstab aufzunehmen.

In Fig. 5b bildet das den verstärkten Kunststoffstab aufnehmende Ende 7 der Hülse 2 eine flache Oberfläche, die senkrecht zur Isolatorachse verläuft. Jedoch kann, um eine Konzentration des elektrischen Felds zu verhüten, das Ende 7 abgerundet oder in nicht dargestellter Weise lippenförmig ausgebildet sein, wobei ein Radius, der größer als die Stärke des Endes 7 ist, am Hülsenende vorliegt. Ist ein lippenförmiges Element mit dem Ende der Hülse 2 verbunden, so wird unter dem Ende der Hülse 2 zur Aufnahme des verstärkten Kunststoffstabes nicht das Ende des lippenförmigen Elements verstanden, sondern ein Abschnitt, bei welchem die gekrümmte Innenfläche des lippenförmigen Elements in Anlage an den verstärkten Kunststoff stab tritt.

Die Hülse 2, die ganz oder teilweise aus einem metallischen Halteelement 1 besteht, wurde vorausgehend durch Schmieden oder ein übliches Schneidverfahren mit einem Basisabschnitt 2a und einen Eintrittsabschnitt 2b ausgebildet und ein

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verstärkter Kunststoffstab 4 wird in die Hülse eingesetzt, worauf diese zusammengedrückt und verformt wird/ um den Kunststoffstab in der Hülse zu befestigen. Bei einer alternativen Ausführungsform wird ein verstärkter Kunststoffstab 4 in eine Hülse 2 von im wesentlichen gleichmäßiger Stärke eingesetzt und die Hülse wird zusammengedrückt und Verformt, worauf anschließend der Basisabschnitt 2a und der Eintrittsabschnitt 2b in üblicher Weise,beispielsweise durch ein Schneidverfahren oder dergleichen, hergestellt werden können.

Die Stärke t.. des Endes des Eintrittsabschnitts 2b ist vorzugsweise nicht größer als 1/S des Durchmessers d des verstärkten Kunststoffstabs 4. Ist die Länge I₁ des Eintrittsabschnittes 2b in einem Bereich,der das 1 - 20-fache des Durchmessers d des verstärkten Kunststoffstabes 4 umfaßt, so hat die Hülse 2 an ihrem Endabschnitt eine geringere Stärke und Steifigkeit und kann leicht entsprechend der Dehnung des verstärkten Kunststoffstabes 4 gedehnt werden. Das heißt, die Spannungskonzentration im verstärkten Kunststoffstab 4 in der Nachbarschaft des eintrittsseitigen Endes 7 der Hülse 2 zur Aufnahme des verstärkten Kunststoffstabes ist"gering, wie dies durch O, in der Kurve c nach Fig. 5a dargestellt ist und die Spannungskonzentration im Kunststoffstab 4 wird vermieden. Ein stärker bevorzugter Bereich für die Länge I₁ des Eintrittsabschnittes 2b umfaßt das 1,5 bis 10-fache des Durchmessers d des verstärkten Kunststoffstabes 4. Dies wurde im Hinblick auf nachfolgende Erörterungen ermittelt.

Ein Test zur Ermittlung der Lebensdauer eines verstärkten Kunststoffstabs 4 bei Schwingungsbeanspruchung, wobei der Stab einen Durchmesser d von 19 mm hatte, wurde durchgeführt,

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indem die Stärke t.. des eintrittsseitigen Endes des Eintrittsabschnittes 2b einer Hülse 2 mit einer Stärke t~ von 7 mm und einer Länge I₂ von O mm in ihrem Basisabschnitt 2a und einer Länger I₁ von 60 mm in ihrem Eintrittsabschnitt 2b verändert wurde. Fig. 6 zeigt das Ergebnis des Schwingungsbeanspruchungstestes. In Fig. 6 'stellt die Ordinate die Lebensdauer des Stabs 4 bei Schwingungsbeanspruchung dar und die Abszisse gibt die Stärke t₁ der Hülse 2 an.

Aus Fig. 6 ist ersichtlich, daß bei geringerer Stärke e. des eintrittsseitigen Endes des Eintrittsabschnittes 2b die Lebensdauer des Stabs bei Schwingungsbeanspruchung länger ist. Entsprechend ist die Stärke t.. des eintrittsseitigen Endes des Eintrittsabschnitts vorzugsweise nicht größer als d/5. Die Testbedingungen bei dem vorausgehend aufgeführten Schwingungsbeanspruchungstest sind wie folgt:

Der verstärkte Kunststoffstab wird einer zyklischen Beanspruchung bei einer Frequenz von 400 Schwingungen je

ο Sekunde und einer Durchschnittsbelastung von 200N/mm

Λ Ο

sowie einer Schwingungsbelastung von 1 χ10~ N/mm unterworfen .

Fig. 7 zeigt das Ergebnis des Schwingungsbeanspruchungstests eines verstärkten Kunststoffstabs 7 mit einem Durchmesser d von 19 mm, bei welchem die Länge I₁ des Eintrittsabschnittes 2b einer Hülse mit einer Stärke t₁ von 2 mm (etwa d/1O) am Ende des Eintrittsabschnittes 2b geändert wurde und die Hülse eine Dicke t~ von 7 mm und eine Länge I₂ von 165 mm im Basisabschnitt 2a bei den gleichen Testbedingungen, wie vorausgehend beschrieben, aufwies. In Fig. 7 gibt die Ordinate

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die Lebensdauer bei Schwingungsbeanspruchung an und die Abszisse die Länge I₁ des Eintrittsabschnitts 2b. Aus Fig. 7 ist ersichtlich, daß die Lebensdauer des verstärkten Kunststoffstabes bei Schwingungsbeanspruchung umso größer ist, je länger die Länge I₁ des Eintrittsabschnittes 2b wird. Ist die Länge I₁ eines Eintrittsabschnittes 2b mehr als das 20-fache des Durchmessers d eines verstärkten Kunststoffstabes 4, so hat die Festigkeit der Halteanordnung im wesentlichen ihren oröRten Wert erreicht und die Lebensdauer des Stabs steigt nicht wesentlich an. Wird daher eine geeignete Länge I₁ des Eintrittsabschnittes 2b derart ausgewählt, daß sie nicht mehr als das 20-fache des Durchmessers d eines verstärkten Kunststoffstabes 4 umfaßt, so kann ein metallisches Halteelement mit geringerem Gewicht verwendet werden.

Die Länge I2 des Basisabschnitts 2a wird vorzugsweise auf folgende Weise bestimmt. Ein verstärkter Kunststoffstab mit einem Durchmesser d von 19 mm wurde einem statischen Bruchtest (Belastung 5000 N/sec) unterzogen, indem die Länge I₂ des Basisabschnitts 2a jeder Hülse, mit einer Stärke t₁ von 2 mm (etwa d/10) am eintrittsseitigen Ende des Eintrittsabschnittes 2b, einer Stärke t„ von 7 mm im Basisabschnitt 2a und einer Länge L. von 20 mm, 60 mm oder 100 mm im Eintrittsabschnitt 2b,verändert wurde. Fig. 8 zeigt das Ergebnis. In Fig. 8 gibt die Ordinate die statische Bruchfestigkeit des Stabs an und die Abszisse zeigt die Länge I^ des Basisabschnitts 2a. In Fig. 8 gibt die Kurve A die Festigkeit des Stabs an, wenn die Länge I₁. des Eintrittsabschnitts 2b den Wert von 20 mm (I₁ = d) aufweist, die Kurve B zeigt die Festigkeit des Stabs, wenn die Länge I₁ 60 mm (I₁ = 3d) beträgt und die Kurve C zeigt die Festigkeit

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des Stabs bei einer Länge I₁ von 100 mm (I₁ = 5d).

Aus Kurve A ergibt sich, daß wenn I₁ gleichgroß wie d ist, die Länge 1~ des Basisabschnitts 2a vorzugsweise mindestens 100 mm (5b) ist. Aus Kurve B ergibt sich, daß wenn I₁ gleich 3d ist, die Länge I₂ des Basisabschnitts 2a vorzugsweise mindestens 60 mm (3d) beträgt. Ferner zeigt die Kurve C,daß wenn I₁ gleich 5d ist, die Länge I₂ des Basisabschnitts 2a vorzugsweise mindestens 20 mm (1b) beträgt. Somit ändert sich die Länge I₂ abhängig von der Länge I₁ und es wurde empirisch gefunden, daß die Länge I₂ vorzugsweise größer als der entsprechend nachfolgender Formel für I₂ berechnete Wert ists

ι -111 - J_ (±1)1 _d

Die Stärke t₂ des Basisabschnitts 2a kann derart festgelegt werden, daß der Basisabschnitt 2a eine Festigkeit aufweist, die im wesentlichen gleichgroß wie oder größer als die Zugfestigkeit eines üblicherweise berechneten verstärkten Kunststoffstabes ist. Vorzugsweise hat der Basisabschnitt 2a über seine gesamte Länge eine gleichförmige Stärke.

Die Stärkeverteilung im Eintrittsabschnitt 2b der in Fig. 5b gezeigten Hülse 2 fällt linear ab. Jedoch ist die Stärkeverteilung nicht auf jene nach Fig. 5b begrenzt, sondern kann nicht linear abfallen, beispielsweise stufenweise nach Fig. 5c. In jedem Fall fällt die Stärke des Eintrittsabschnitts 2b derart ab, daß ein Neigungswinkel von 1,8- 30 und vorzugsweise 1,8 - 20° gegenüber der Isolatorachse am

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eintrittsseitigen Ende des Eintrittsabschnittes 2b erhalten wird, um eine plötzliche Änderung der Steifigkeit der Hülse in der Nachbarschaft ihres eintrittsseitigen Endes zur Aufnahme des verstärkten Kunststoffstabs zu verhindern und eine Spannungskonzentration im Kunststoffstab zu vermeiden.

Aus dem Ergebnis des in Fig. 8 dargestellten statischen Bruchfestigkeitstestes ist ersichtlich, daß bei ausreichender Länge I₁ des Einlaßabschnittes die statische Zugfestigkeit sich einem Sättigungswert nähert. Ist die Länge I₁ des Einlaßabschnitts ausreichend lang, so wirkt das Ende des Einlaßabschnitts zur Aufnahme des verstärkten Kunststoffstabs als Einlaßbereich; der hauptsächlich die Schwingungsbelastbarkeit des Isolators festlegt, und das andere Ende des Einlaßabschnittes wirkt als Basisabschnitt, der hauptsächlich die statische Belastbarkeit des Isolators festlegt. Daher braucht der Basisabschnitt nicht immer notwendigerweise eine gleichförmige Stärke zu haben und kann gegebenenfalls durch eine Verlängerung des erfindungsgemäßen Eintrittsabschnitts mit sich verjüngender Stärke sein.

Wie vorausgehend beschrieben wurde, weist der Kunstharzisolator einen Halteabschnitt auf, der nicht nur einen Basisabschnitt enthält, durch welchen hauptsächlich die statische Belastbarkeit des Isolators bestimmt wird, sondern auch einen Eintrittsabschnitt, durch welchen hauptsächlich die Schwingungsbelastbarkeit des Isolators festgelegt wird. Daher hat der erfindungsgemäße Kunstharzisolator, obwohl er im wesentlichen die gleiche statische Belastbarkeit wie ain üblicher Kunstharzisolator aufweist,

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der unter Berücksichtigung nur der statischen Zugbelastung entworfen wurde, eine Lebensdauer auf, die bis zum 4-fachen der Lebensdauer eines üblichen Isolators betragen kann. Dies ergibt sich aus den in Figuren 6 und 7 gezeigten experimentellen - Daten. Dabei entspricht ein Eintrittsabschnitt mit einer Stärke t- von 7 mm am Ende gemäß Fig. 6 oder .ein . Eintrittsabschnitt mit einer Länge I₁ von O mm in Fig. 7 einer üblichen Halteanordnung. Der erfindungsgemäße Kunstharzisolator ist daher einem übrigen Kunstharzisolator bezüglich der Schwingungsbelastbarkeit überlegen.

Die erfindungsgemäß ausgebildeten Kunstharzisolatoren haben ein ausgezeichnetes Verhalten gegenüber Materialermüdung, das niemals durch bekannte Halteanordnungen erreicht wurde, wobei die statische Belastbarkeit nicht beeinträchtigt wird. Insbesondere haben die Kunstharzisolatoren eine so hohe Festigkeit in der Halteanordnung des verstärkten Kunststoffstabs als Folge des metallischen Halteelements, daß sie vielfältig als Isolationsmaterial für elektrische Leitungen,für Straßenbahnen, Energieübertragungsleitungen und dergleichen verwendet werden können, und zwar allein oder in Verbindung mit einem geeigneten Überzug,einer Abschirmungselektrode oder dergleichen. Die vorliegende Erfindung hat somit eine große industrielle Brauchbarkeit.

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Claims

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DR. ING. t. HOFFMANN (1 = 30-197«) . D I FL.. I MG. W. F ITLE · D R. R E R. ΝΑΓ. K. H O F FMAN M . D I PL.-1 N G. V/. L E H N

DIPL.-ING. K.'FOCKSIE ■ DR. RER. NAT. B. HANSEN ARABELLASTRASSE 4 {STERNHAUS) · D-8000 MO N C H E N 81 · TE LE FO N (OB?) 9T10 87 · T E LE X 05-27619 (PATH E)

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NGK Insulators, Ltd., Nagoya/Japan

Kunstharzisolator

Patentansprüche :

Kuristharzisolator, mit einem faserverstärktem Kunststoffstab und einem metallischen Halteelement, das ganz oder teilv/eise aus einer Hülse besteht und den Kunststoffstab unter Druck aufnimmt, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (2) einen Basisabschnitt aufweist, der hauptsächlich die statische Belastbarkeit des Isolators bestimmt und einen Eintrittsabschnitc mit sich verjüngender Wandstärke ,der hauptsächlich die Schwingungsbela5tbarke.it des Isolators bestimmt.

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"™* dt* **·
2. Kunstharzisolator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Basisabschnitt eine gleichförmige Stärke hat.
3. Kunstharzisalator nach Anspurch 1, dadurch g e'-kennzeichnet , daß das Verhältnis zwischen der Länge 1. des Eintrittsabschnitts und dem Durchmesser d des verstärkten Kunststoffstabs

d = I₁ = 20 d
4. Kunstharzisalator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Verhältnis lautet

1,5 d = I₁ = 10 d
5. Kunstharzisalator nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß das Verhältnis zwischen der Stärke t.. des eintrittsseitigen Endes des Eintrittsabschnitts und dem Durchmesser d des verstärkten Kunststoffstabs

t₁ ^ d/5
6. Kunstharzisalator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die sich verjüngende : Oberfläche des Eintrittsabschnittes unter einem Winkel von 1,8 - 30 ° gegenüber der Iso.latorachse geneigt ist.

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^C0PY Μ BAD

ORieiWAL