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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Verbundisolator des Typs mit eingebauter
optischer Faser, der überwiegend in Detektionssystemen zum Herausfinden von
Fehlerpunkten an elektrischen Energieübertragungs- bzw. Hochspannungsleitungen,
elektrischen Energieverteilungs- bzw. Strom leitungen, Umspannstationen usw.
Eingesetzt wird, und ein Verfahren zu dessen Herstellung.
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Bisher sind, um automatisch Fehlerpunkte in elektrischen Energieversorgungs- bzw.
Stromleitungssystemen bzw. -netzen herauszufinden, Verbundisolatoren des Typs mit
eingebauter optischer Faser verwendet worden, die die Funktion haben, Signale von an
der Energieversorgungs- bzw. Stromquellenseite vorgesehenen, optischen Sensoren zu
an der Erdungsseite vorgesehenen Detektoren zu übertragen.
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US-A-3,485,940 beschreibt einen elektrischen Isolator, bei dem Isolatormodule um ein
Mittelrohr herum übereinandergestapelt sind. Die Module sind an ihren Verbindungen
zusammengeklebt, und ein isolierender Kleber füllt den Zwischenraum zwischen den
Modulen und dem Rohr aus. Eine optische Vorrichtung, z.B. eine optische Faser,
verläuft durch ein isolierendes Material, z.B. Polyurethanschaum, das in das Innere des
Rohres gepackt ist.
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Bei den Verbundisolatoren des Typs mit eingebauter optischer Faser, die
übereinandergestapelte und verbundene Isolatorkörper aufweisen, sind auch jene
bekannt, die ein flexibles, metallisches Verbindungsanschlußstück zwischen den
Endflächen gegenüberliegender Isolatorkörper aufweisen, jene, bei denen die
Endflächen gegenüberliegender Isolatorkörper fest verbunden sind, und jene, bei denen
die Endflächen gegenüberliegender Isolatorkörper fest verbunden sind und bei denen
metallische Verbindungsanschlußstücke an den äußeren Umfangsflächen der
Isolatorkörper angeordnet sind, um die verbundenen Endflächen der Isolatorkörper
festzuklemmen und zu fixieren.
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Bei solchen Verbundisolatoren des Typs mit eingebauter optischer Faser mit
übereinandergestapelten und verbundenen Isolatorkörpern wird ein Dichtungsmaterial,
das zwischen den metallischen Verbindungsanschlußstücken und der äußeren
Umfangsfläche der Isolatorkörper, zwischen den gegenüberliegenden Endflächen der
Isolatorkörper oder im Inneren der Durchgangsbohrungen eingefüllt ist, durch Tränken
mit durch den Klebstoff von außen eindringender Feuchtigkeit beeinträchtigt, oder das
Dichtungsmaterial wird mit Feuchtigkeit getränkt und dehnt sich in den engen
Zwischen räumen thermisch aus, sodaß der Isolatorkörper zerstört wird, wenn die
Temperatur des Isolators steigt.
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Üblicherweise werden beim Verbinden der beiden Isolatorkörper die Isolatorkörper, die
jeweils einen metallischen Verbindungsanschluß um das Ende ihrer äußeren
Umfangsfläche herum aufweisen, an ihren gegenüberliegenden Endflächen verbunden
und an ihren äußeren Umfangsflächen des verbundenen Abschnitts mit einem
Dichtungselement abgedichtet, und der verbundene Abschnitt wird durch die
metallischen Verbindungsanschlußstücke mit einem Klebematerial dazwischen fixiert
und festgeklemmt. Wenn die Abdichtung bricht, sodaß Regentropfen usw. durch die
gegenüberliegenden Endflächen der Isolatorkörper in die Durchgangsbohrungen
eindringen können, besteht die Tendenz zum Fließen eines Verluststroms entlang der
Durchgangsbohrungen, und es ist wahrscheinlich, daß Kurzschlußprobleme auftreten.
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Außerdem kann der verbundene Zustand der Isolatorkörper an den Endflächen durch
bloßes Fixieren und Festklemmen mit den herkömmlichen metallischen
Verbindungsanschlußstücken usw. nicht lange aufrechterhalten werden, sodaß die
Verbindungsfestigkeit des verbunden Abschnitts mit der Zeit abnimmt.
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Darüberhinaus können in dem Fall, daß die metallischen Verbindungsanschlußstücke
direkt an den gegenüberliegenden Endflächen der Isolatorkörper anliegen, oder in dem
Fall, daß die gegenüberliegenden Endflächen der Isolatorkörper direkt aneinander
anliegen, die gegenüberliegenden Endflächen der Isolatorkörper große mechanische
Beanspruchung, die dazwischen auftreten kann, nicht ausreichend dämpfen, sodaß die
die Tendenz besteht, daß die gegenüberliegenden Endflächen aufeinanderstoßen und
bei einem Erdbeben usw. zerstört werden.
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Weiters muß bei der Herstellung eines Verbundisolators des Typs mit eingebauter
optischer Faser, bei dem mehrere Isolatorkörper durch Übereinanderstapeln mehrerer
Isolatorkörper mittels metallischer Verbindungsanschlüsse, Einsetzen einer optischen
Faser in die Durchgangsbohrungen der Isolatorkörper und Einfüllen eines
Silikonkautschuks in die Durchgangsbohrungen übereinandergestapelt und verbunden
werden, der Zusammenbau zur Gänze in einer Produktionsanlage erfolgen, da die
Durchgangsbohrungen so klein sind, daß das Füllen mittels eines Ansaugsystems
durchgeführt werden muß. Außerdem müssen die Isolatorkörper vor dem Arbeitsgang
des Einsetzens der optischen Faser in die Durchgangsbohrungen übereinandergestapelt
werden, sodaß die Produktionsanlage groß wird, und die Höhe der Stapelkörper kann
nicht verändert oder variiert werden, selbst wenn eine solche Änderung erforderlich ist.
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Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, die obigen Nachteile zu überwinden.
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Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines
Verbundisolators des Typs mit eingebauter optischer Faser mit hoher Verläßlichkeit mit
übereinandergestapelten und verbundenen Isolatorkörpern, bei dem das Austreten von
Silikonfett oder eines Dichtungsmaterials aus dem Verbindungsabschnitt oder dem
Packungsabschnitt der übereinandergestapelten und verbundenen Isolatorkörper
verhindert werden kann.
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Weiters ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Verbundisolator des Typs mit
eingebauter optischer Faser mit übereinandergestapelten und verbundenen
Isolatorkörpern bereitzustellen, bei dem das Austreten des Dichtungsmaterials und die
Zerstörung der Isolatorkörper durch Wärmeausdehnung, sowie das Eindringen von
Regentropfen usw. von außen in den Verbindungsabschnitt verhindert werden kann, um
die Kurzschlußprobleme entlang der Durchgangsbohrungen zu verhindern, und bei
dem die Verbindungsfestigkeit des verbundenen Abschnitts über lange Zeit beibehalten
werden kann.
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Wieder ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines
Verbundisolators des Typs mit eingebauter optischer Faser, mit übereinandergestapelten
und verbundenen Isolatorkörpern, bei dem die Zerstörung der Isolatorkörper verhindert
werden kann, selbst wenn das Dichtungsmaterial im Verbindungsabschnitt durchlässig
wird und sich thermisch ausdehnt, der das Eindringen von Regentropfen usw. in den
verbundenen Abschnitt von außen verhindern kann, sodaß Kurzschlußprobleme entlang
der Durchgangsbohrungen verhindert werden, und der mechanische Beanspruchung
absorbieren kann, die an den gegenüberliegenden Endflächen der Stapelisolatorkörper
bei Erdbeben usw. Entstehen kann, sodaß die Zerstörung der verbundenen,
gegenüberliegenden Enflächen der Isolatorkörper verhindert werden kann.
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Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines
Verbundisolators des Typs mit eingebauter optischer Faser mit übereinandergestapelten
und verbundenen Isolatorkörpern, der einfaches Zusammenbauen auch außerhalb der
Produktionsanlage ermöglicht, bei dem die Produktionsanlage minimiert werden kann
und bei dem die Höhe der Stapelisolatorkörper, falls gewünscht, variiert werden kann.
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Die Erfindung ist in Anspruch 1 dargelegt.
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Die vorliegende Erfindung kann einen Isolatorkörper umfassen, der eine
Durchgangsbohrung in seinem Mittelachsenbereich, zumindest eine in die
Durchgangsbohrung eingesetzte optische Faser und ein als Dichtung in den
Mittelbereich der Durchgangsbohrung gefülltes Silikonfett aufweist und
Silikonkautschuk umfaßt, der dichtend in die oberen und unteren Endabschnitte der
Durchgangsbohrung gefüllt ist, sowie eine korrosionsbeständige Trennwand, die
zwischen dem Silikonfett und dem Silikonkautschuk angeordnet ist.
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Die vorliegende Erfindung kann Silikonkautschuk umfassen, der die oberen und unteren
Endabschnitte der in Verbindung stehenden Durchgangsbohrungen der
übereinandergestapelten und verbundenen Isolatorkörper dichtend füllt, sowie eine
zwischen dem Silikonfett und dem Silikonkautschuk angeordnete, korrosionsbeständige
Trennwand.
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Die vorliegende Erfindung kann Isolatorkörper umfassen, bei denen die oberen und
unteren Endabschnitte der durch den Mittelbereich des Isolatorkörpers verlaufenden
Durchgangsbohrungen im wesentlichen durch Silikonkautschuk abgedichtet sind, und
eine Trennwand aus einem korrosionsbeständigen Material, das nicht mit Silikonfett
reagiert, wie Nitrilkautschuk, Butyrokautschuk, Urethankautschuk,
Polychloroprenkautschuk, Styrol-Butadien-Kautschuk, Isoprenkautschuk,
Naturkautschuk, Epoxyharz, Acrylharz, Phenolharz, Polyvinylformal-Harz,
Polyvinylbutyral-Harz oder Nylon-Copolymere usw., an dem Abschnitt der
Durchgangsbohrung angeordnet ist, der mit dem Silikonfett in Kontakt steht, und
vorzugsweise ein poröser Gummi, beispielsweise aus Nitrilkautschuk, Butyrokautschuk
oder Urethankautschuk usw., an der Innenseite der Trennwand angeordnet ist, sodaß
der Silikonkautschuk und das Silikonfett voneinander getrennt sind, daran gehindert
werden, miteinander zu reagieren, und die Dichtung sichergestellt ist und nicht zerstört
wird, wodurch das Austreten des Silikonfetts aus den oberen und unteren Enden der
Durchgangsbohrungen ausgeschaltet werden kann.
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Bei der Anordnung der vorliegenden Erfindung können die Isolatorkörper in größerer
Anzahl übereinandergestapelt werden; die jeweils zwei O-Ringe sind am
Verbindungsabschnitt der Stapelisolatorkörper vorgesehen und zumindest der innere O-
Ring, mit dem das Silikonfett in Kontakt steht, besteht aus einem stabilen Material, das
nicht mit dem Silikonfett reagiert, wie z.B. Nitrilkautschuk, Butyrokautschuk oder
Urethankautschuk usw., sodaß das Aufbrechen der Dichtung am Verbindungsabschnitt
und so das Austreten des Silikonfetts aus dem Verbindungsabschnitt der Isolatorkörper
verhindert werden kann. Außerdem kann durch Bereitstellen des Silikonkautschuks
zwischen den doppelten O-Ringen eine zufriedenstellendere Abdichtung des
Verbindungsabschnitts der Isolatorkörper gewährleistet werden.
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Bei der Anordnung gemäß vorliegender Erfindung kann, wenn zumindest ein
Abstandshalter aus Epoxyharz oder Urethankautschuk usw. zum Fixieren der optischen
Faser in den Durchgangsbohrungen der übereinandergestapelten Isolatorkörper am
Verbindungsabschnitt der Stapelisolatorkörper vorgesehen ist, die optische Faser in den
Durchgangsbohrungen der Stapelisolatorkörper vorteilhaft daran gehindert werden, sich
zu biegen und zu brechen.
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Bei der Anordnung gemäß vorliegender Erfindung können Abschrägungen an den
oberen und unteren Endabschnitten der Durchgangsbohrungen der Isolatorkörper
vorgesehen sein, sodaß die Abdichtung durch Silikonkautschuk am Dichtungsabschnitt
am Brechen gehindert wird. Anstelle von Silikonfett wird Silikonkautschuk mit
hervorragender Haftung an den Isolatorkörpern in die gesamten Durchgangsbohrungen
eingesetzt und diese damit abgedichtet, sodaß Austreten von Silikonfett aus dem
Dichtungsabschnitt und dem Stapelpackungsabschnitt eliminiert werden kann. Ein
Abstandshalter kann verwendet werden, um die Position der optischen Faser in den
Stapelisolatorkörpern einzustellen, sodaß die optische Faser fest fixiert werden kann,
ohne daß sie sich in den Stapelisolatorkörpern verschiebt.
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Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung wird auf die beiliegenden
Zeichnungen bezuggenommen, in denen:
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Fig. 1 eine schematische Querschnittansicht eines Beispiels für einen Isolatorkörper des
Typs mit eingebauter optischer Faser ist, der sich zur Verwendung gemäß vorliegender
Erfindung eignet;
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Fig. 2 eine schematische Querschnittansicht eines Beispiels für einen Verbundisolator
ist, der eine Ausführungsform der Erfindung darstellt;
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Fig. 3 eine schematische Querschnittansicht eines Beispiels für einen weiteren
Verbundisolator ist, der eine Ausführungsform der Erfindung darstellt;
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die Fig. 4a und 4b jeweils eine schematische Querschnittansicht eines weiteren
Beispiels für einen Verbundisolator ist, der eine Ausführungsform der Erfindung darstellt,
die eine Anordnung des Abstandshalters zeigen.
Numerierung in den Zeichnungen:
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1, 1-1, 1-2...Isolatorkörper
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2, 2-1, 2-2...Durchgangsbohrung
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3...optische Faser
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4...Silikonfett
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5, 5-1, 5-2...Silikonkautschuk
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6-1, 6-2...Trennwand
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7...O-Ring
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8-1 bis 8-4...metallischer Verbindungsanschluß vom Flanschtyp
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9-1, 9-2...O-Ring
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10...Silikonkautschuk
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11...Abstandshalter
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15...Lochung
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16-1, 16-2...Abstandshalter
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Bei allen verschiedenen Ansichten in den Zeichnungen bezeichnet die gleiche
Bezugszahl, wenn nicht anders angegeben, den gleichen Teil, Bauteil oder Abschnitt.
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In Fig. 1 wird eine Ausführungsform eines zur Verwendung gemäß vorliegender
Erfindung geeigneten Verbundisolatorkörpers gezeigt. Bei dieser Ausführungsform ist
eine optische Faser 3 in eine Durchgangsbohrung 2 eingesetzt, die durch den
Mittelachsenbereich eines Isolatorkörpers 1 verläuft, und Silikonkautschuk 5-1, 5-2 ist
am oberen und am unteren Ende des Isolatorkörpers 1 vorgesehen, um zu verhindern,
daß ein in der Durchgangsbohrung 2 befindliches Silikonfett 4 daraus herausfließt.
Zwischen dem Silikonkautschuk 5-1, 5-2 und dem Silikonfett 4 sind Trennwände 6-1, 6-
2 aus einem korrosionsbeständigen Material, wie z.B. Nitrilkautschuk, Butyrokautschuk,
Urethankautschuk, Epoxyharz, Acrylharz oder ähnlichem Material, das nicht mit dem
Silikonfett 4 reagiert, vorgesehen, ebenso wie Dämpfungselemente 7-1, 7-2 aus einem
porösen Gummi, um Ausdehnung und Schrumpfung des Silikonfetts 4 auszugleichen.
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In Fig. 2 wird eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Isolatorkörpers gezeigt,
worin mehrere Isolatorkörper übereinandergestapelt und verbunden sind, um den
Verbundisolator des Typs mit eingebauter optischer Faser zu konstruieren. Bei dieser
Ausführungsform ist eine optische Faser 3 in Durchgangsbohrungen 2-1, 2-2 eingesetzt,
die durch die Mittelachsenbereiche zweier übereinandergestapelter und verbundener
Isolatorkörper 1-1, 1-2 verlaufen; das obere Ende der Durchgangsbohrung 1-1 und das
untere Ende der Durchgangsbohrung 2-2 sind durch Silikonkautschuk 5-1, 5-2
abgedichtet, um zu verhindern, daß ein in den Durchgangsbohrungen 2-1, 2-2
befindliches Silikonfett 4 aus diesen Bohrungen herausfließt. An beiden Enden der
Isolatorkörper 1-1, 1-2 sind metallische Verbindungsanschlüsse vom Flanschtyp 8-1 bis
8-4 angeordnet; die metallischen Anschlüsse 8-2, 8-3 dienen dazu, die Isolatorkörper 1-
1, 1-2 zu verbinden.
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Außerdem sind doppelte O-Ringe 9-1, 9-2 aus einem elastischen Material im
Verbindungsabschnitt der Isolatorkörper 1-1, 1-2 vorgesehen, die die Grenzschicht
zwischen dem unteren Ende des Isolatorkörpers 1-1 und dem oberen Ende des
Isolatorkörpers 1-2 darstellen; der innere O-Ring 9-1 besteht aus Nitrilkautschuk,
Butyrokautschuk oder Urethankautschuk usw., der stabil ist und kaum mit dem
Silikonfett 4 reagiert. Zwischen den doppelten O-Ringen 9-1, 9-2 ist ein
Silikonkautschuk 10 vorgesehen, um die Dichtung des Verbindungsabschnitts zu
verbessern. An der Innenseite des O-Rings 9-1 ist ein Abstandshalter 11 mit einer
Lochung in der Mitte vorgesehen, die das Einsetzen einer optischen Faser 3 ermöglicht,
um die Position der optischen Faser 3 einstellen zu können.
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In Fig. 3 wird eine Ausführungsform des Verbundisolators gemäß vorliegender Erfindung
gezeigt, worin eine Mehrzahl von Isolatorkörpern übereinandergestapelt und verbunden
ist, um einen Verbundisolator zu konstruieren. Die Dichtungselemente am oberen
Endabschnitt der Durchgangsbohrung 2-1 des Isolatorkörpers 1-1 und am unteren
Endabschnitt der Durchgangsbohrung 2-2 des Isolatorkörpers 1-2 sind die gleichen wie
in Fig. 1; der Aufbau des Verbindungsabschnitts des unteren Endes des Isolatorkörpers
1-1 und des oberen Endes des Isolatorkörpers 1-2 ist der gleiche wie in Fig. 2. Durch
diese Ausführungsform können Verbesserungen sowohl hinsichtlich der Dichtung am
oberen und am unteren Endabschnitt des ersten Aspekts als auch am
Verbindungsabschnitt der Isolatorkörper des zweiten Aspekts erreicht werden.
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In Fig. 4a und 4b wird ein Zustand des Abstandhalters 11 in einem Verbundisolator
gezeigt. Bei der in Fig. 4a gezeigten Ausführungsform wird ähnlich wie in den
Ausführungsformen der Fig. 2 und 3 ein einzelner Abstandhalter 11 verwendet. Das
heißt, ein Abstandshalter 11, der in seinem Mittelachsenbereich Lochungen 15 in einer
Anzahl aufweist, die der Anzahl der in die Lochungen einzusetzenden optischen Fasern
3 entspricht, ist an der Grenzschicht zwischen dem unteren Ende des Isolatorkörpers 1-1
und dem oberen Ende des Isolatorkörpers 1-2 angeordnet. Zu diesem Zweck ist die
Dicke des Abstandshalters 11 vorzugsweise gleich groß wie oder etwas dünner als die
Dicke der elastischen O-Ringe 9-1, 9-2 in montiertem Zustand, oder es sind
Ausnehmungen zum Montieren des Abstandshalters 11 an der unteren Endfläche des
Isolatorkörpers 1-1 und der oberen Endfläche des Isolatorkörpers 1-2 vorgesehen.
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Bei der in Fig. 4b gezeigten Ausführungsform werden zwei Abstandshalter verwendet.
Das heißt, die Abstandshalter 16-1, 16-2, bei denen jeweils der mittlere Bereich in
Richtung des Isolatorkörpers 1-1 oder in Richtung des Isolatorkörpers 1-2 ausgenommen
ist und die Lochungen 15 in einer Anzahl aufweisen, die der Anzahl der in die
Durchgangsbohrungen 2-1, 2-2 einzusetzenden optischen Fasern 3 entspricht, sind auf
solche Art in Sandwichanordnung in der Verbindungsschicht zwischen dem unteren
Ende des Isolatorkörpers 1-1 und dem oberen Ende des Isolatorkörpers 1-2 angeordnet,
daß sie zueinander einen Winkel von 90º bilden. Durch diese Anordnung können,
selbst wenn die Positionen der Durchgangsbohrungen 2-1, 2-2 zueinander weit versetzt
sind, die Abstandshalter 16-1, 16-2 ein Biegen der optischen Fasern 3
zufriedenstellender einstellen und das Brechen der optischen Faser 3 besser verhindern
als im Fall eines einzelnen Abstandshalters 11, weil die Mittelbereiche der
Abstandshalter 16-1, 16-2 relativ zur Versetzung der Durchgangsbohrungen 2-1, 2-2
ebenfalls versetzt sind. In einem solchen Fall sind vorzugsweise ringförmige
Hilfselemente aus einem porösen Gummi um die Mittelbereiche der Abstandshalter 16-
1, 16-2 angeordnet.
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Wie aus den obigen Erklärungen hervorgeht, kann das Austreten von Silikonfett im
Inneren an die Außenseite des Verbundisolators durch die Abdichtungen hindurch
wirksam verhindert werden, indem die Struktur des Verbindungsabschnitts der
Stapelisolatorkörper gemäß vorliegender Erfindung verbessert wird.
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Das Austreten des im Inneren befindlichen Silikonkautschuks an die Außenseite des
Verbundisolators durch die Dichtung hindurch, das Biegen der optischen Faser und das
Brechen der optischen Faser kann wirksam verhindert werden, indem Abschrägungen
am oberen und am unteren Endabschnitt der Durchgangsbohrung vorgesehen werden,
die Durchgangsbohrung nach dem Einsetzen der optischen Faser mit einem
Silikonkautschuk abgedichtet wird und der Abstandshalter an der Grenze der
übereinandergestapelten Isolatorkörper vorgesehen wird, um die optische Faser zu
fixieren.