NO794162L - Anordning beregnet til aa overfoere store mekaniske belastninger. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en anordning beregnet til

å overføre store mekaniske belastninger, og omfatter en langstrakt kjerne som har i det minste en stav laget av agglomererte fibere og i det minste en festeanordning festet til endén av kjernen, hvilken festeanordning omfatter en hylse som inneholder et kjegleformet element på kjernen, hvilket element divergerer i begge retninger fra en midtre sone slik at det utøves radialt innover rettede krefter mot staven inne i hylsen, og slik at disse krefter oppstår i det minste delvis i en sone som befinner seg inne i hylsen, også når anordningen ikke utsettes for mekanisk påkjenning, slik som beskrevet i fransk patent nr. 2 292 318, som tilsvarer US patent nr. 4 057 687.

Når det er•behov for en slik anordning i tilfeller der anordningen ikke utsettes hovedsakelig for strekkrefter, men der anordningen anbringes hovedsakelig horisontalt og festeanordningen utgjør en isolerende masse slik at anordningen utsettes hovedsakelig for bøyepåkjenninger, må utformningen av anordningen beskrevet f.eks. i nevnte patenter modifi-seres pga. de høye påkjenninger staven i den isolerende masse utsettes for. Disse påkjenninger kan.være farlige pga. fiberstrukturen i staven.

En slik anvendelse av en anordning i henhold til de nevnte patenter er særlig fordelaktig i en forbindelse som allerede er mye benyttet når det gjelder elektriske isolatorer, men patentene angår særlig isolatorer beregnet for å henge vertikalt, mens det i tilfeller der det trengs god evne til å tåle bøye<p>åkjenninger anvendes isolatorer beregnet til å festes som kragbjelker, beregnet for å festes til stolper. F.eks. kan det være behov for en isolator med lengde på 1 700 mm, skrådd 12° i forhold til horisontalplanet og som tåler en vertikalkraft på 500 DaN.

Formålet med den foreliggende oppfinnelse er å forbedre en anordning som fremgår av de nevnte patentskrifter, slik at anordningen blir egnet til å motstå store bøyepåkjenninger.

Nærmere bestemt angår oppfinnelsen en anordning beregnet

til å overføre store mekaniske belastninger, og anordningen omfatter en langstrakt kjerne som har i det minste en stav laget av agglomererte fibre og i det minste en festeanordning festet til enden av kjernen, idet festeanordningen omfatter en hus som inneholder et dobbeltkonisk element anbragt på kjernen, hvilket element divergerer i begge retninger fra en midtre sone, slik at det oppstår en radiell kompresjon på staven i huset, og slik at denne kompresjonen opprettholdes i det minste delvis i en sone av anordningen inne i huset, også når anordningen ikke utsettes for noen mekanisk be-lastning, og anordningen kjennetegnes ved at det dobbeltkoniske element er laget av harpiks som er støpt på enden av staven, og harpiksen er dekket av en myk ka<p>sling og et lag av tynt metall som er påkrympet, og elementet er således festet i huset, som anbringes horisontalt, slik at anordningen er bedre egnet til å motstå høye bøye<p>åkjenninger.

Anordningen i henhold til o<p>pfinnelsen kan også oppvise i

det minste et av de følgende trekk:

Harpiksen som er påstøpt enden av staven kan helt dekke

denne enden,

den myke kapsling kan fullstendig dekke overflaten av harpiks og har passende elastisitet til å anbringes på denne overflate,

en elastisk hylse er anordnet rundt det parti av staven som befinner seg utenfor harpiksen, og denne hylse trykker fortrinnsvis mot harpiksen og har et spor rundt omkretsen som laget av metall er trykket inn i, slik at det er dannet en overgang til en sone av staven som er utstyrt med iso-latorskiver,

den indre overflate av det horisontale hus har en vulst som rager inn i den midtre sone av det dobbeltkoniske element, og

det midtre parti av harpiksen i den midtre sone av det dobbeltkoniske element har langsgående spor.

Øvrige trekk og fordeler ved den foreliggende oppfinnelse vil fremgå klarere av den følgende beskrivelse av utfør-elseseksempler, under henvisning til de vedføyde tegninger. Fig. 1 viser en anordning i henhold til oppfinnelsen, sett delvis i lengdesnitt.

Fig. 2 viser et tverrsnitt etter linjen II-II i fig. 1

Fig. 3 viser en annen utførelsesform av en anordning i henhold til oppfinnelsen, sett delvis i lengdesnitt, og

Fig. 4 viser et tverrsnitt gjennom anordningen vist i fig.

3, etter linjén IV-IV.

Som vist i fig. 1 og 2 er enden til en stav 1 laget av glassfiber agglomerert i harpiks omgitt av en masse av harpiks 2 forsterket med glassfiber. Staven har dobbeltkonisk form. Fordelen med denne utforming er nærmere forklart i de patenter som er nevnt innledningsvis. Massen er støpt rundt enden av staven, i en form dannet av to deler, på i og for seg kjent måte. For å forbedre forbindelsen mellom staven og harpiksmassen er det mulig å polymerisere harpiksen i staven bare delvis før støpingen av den dobbeltkoniske masse, hvoretter polymeriseringen fortsetter inntil harpiksen er fullstendig polymerisert etter støpingen.

Harpiksmassen 2, omgitt av en myk kapsling 3 og med et tynt lag 4 av metall krympet rundt denne (ved isostatisk trykk) utgjør et dobbeltkonisk element, som festes i det hovedsakelig

horisontale hus 6 ved hjelp av en masse av bindemiddel 5,

og huset 6 er festet ved hjelp av bolter til et hovedsakelig vertikalt element 7, for at anordningen skal kunne motstå store bøyepåkjenninger.

I virkeligheten er de spenninger som enden av anordningen utsettes for meget komplekse, ettersom strekkrefter og torsjon også opptrer ved siden av bøyekreftene.

Som forklart i de nevnte patenter, vil det dobbeltkoniske element hindre for stor konsentrasjon av skjærspenninger i en liten sone av staven, fordi formen av elementet gjør at dette kan forskyves i lengderetningen en viss lengde inne i huset. Formen av elementet er dessuten fordelaktig, slik det skal beskrives i det følgende, for den faste ende av anordningen.

Ettersom staven som utgjør kjernen i en isolator hovedsakelig utsettes for bøyepåkjenning når en vertikal kraft påvirker dens frie ende, utsettes fibrene i det parti av staven som befinner seg over nøytralaksen for strekkrefter som må opptas av festeanordningen. Det ville være ønskelig å kunne feste hver av disse fibre til bunnen av huset 6,

men dette er ikke mulig, fordi bare overflatefibrene er tilgjengelige, og strekkraften fra festeanordningen kan bare overføres til fibrene i form av skjærspenninger i lengderetningen. Evnen til å tåle disse skjærspenninger økes dersom det samtidig oppstår tverrgående kompresjonsspenninger. Dette oppnås dersom kjernen er konisk i nærheten av enden,

og har en kjeglevinkel på omtrent 10°, slik at det dras nytte av kilevirkningen.

Når det gjelder fibrene i staven under nøytralaksen, utsettes disse for kompresjonskrefter, som kan overføres til festeanordningen ved at hver fiber trykkes mot bunnen av huset 6. Imidlertid må disse kom<p>resjonsspenninger ikke være for store, og utformningen av det kileformede element øker endeflaten, og reduserer derfor disse kompresjonsspenninger. Videre vil det mellom den øvre sone av staven som utsettes for strekkspenninger i lengderetningen og den nedre sone som utsettes for trykkspenninger i lengderetningen oppstå langsgående skjærspenninger, som påvirker den øvre sone av staven til å gli i forhold til den nedre sone, slik at staven delamineres. Kileformen øker overflaten til den nedre sone, og bevirker at det blir minsket tendens til delaminering.

Den kraft som virker på den frie ende av staven vil dessuten søke å svinge staven i forhold til huset (dvs. kombina-sjonen av det dobbeltkoniske element, bindemiddelet 5 og huset 6). Det kraftpar som motvirker denne svingebevegelse utgjøres av aksiale reaksjonskrefter på staven ved endene av huset.

Med en sylindrisk stav som ikke har noe dobbeltkonisk element vil det oppstå meget høye kompresjonsspenninger i opplagringssonen ved endene av huset. Disse spenninger oppstår ikke utenfor opplagringssonen. Derfor vil de langsgåénde fibre i nærheten av overflaten i disse to soner utsettes for høy tverrgående skjærspeninger, som de har vanskelig for å tåle.

Den dobbeltkoniske form fordeler disse kompresjonsspenninger bedre slik at skjærspenningene minsker. Det er derfor mulig å minske de mest farlige spenninger som påvirker staven i huset ved en gunstig fordeling av reaksjonskreftene fra huset, nemlig reaksjonskreftene mot bunnen av huset som forårsaker de langsgående skjærspdnninger, og dessuten aksialkreftene som forårsaker de tverrgående skjærspenninger.

Utformningen av den beskrevne anordning er fordelaktig

fordi den omfatter en elastisk og hydrostatisk som kan til-passes bruken av anordningen.

Dersom det således kan ventes store strekkrefter, kan fast-kilingen av staven i huset økes betydelig. Således kan bihdemidlet 5 og overflatetilstanden til det tynne lag 4 velges slik at de kan gli mot hverandre. Dersom det deri-

mot kan ventes små strekkrefter, kan det være tilstrekkelig, med ikke for stor adhesjon mellom laget 4 og bindemidlet 5.

I et slikt tilfelle kan torsjonsspenningene bli meget høye,

og det bør derfor anordnes midler for å hindre dreining. F.eks. kan staven ha plane flater. I alle tilfeller spiller den myke kapsling en viktig rolle ved at den fordeler jevnt de spenninger som oppstår ved enden av staven som er utstyrt med det dobbelte kjegleelement.

I alle tilfeller er det vesentlig å hindre relativ bevegelse mellom bindemidlet 5 og huset 6. Dette oppnås best på i og for seg kjent måte ved at huset har indre ribber 8 som hindrer rotasjon. Det er også viktig å hindre relativ rotasjon mellom staven 1 og harpiksen 2. Dette oppnås beste ved hjelp av langsgående spor 9 utformet på enden av staven. Disse spor befinner seg i nærheten av rundtgående spor 10 utformet i staven, beregnet til å øke motstanden mot langsgående innbyrdes bevegelse mellom staven og harpiksen.

Foruten de rent mekaniske egenskaper til anordnigen er det nødvendig å ta hensyn til de elektriske egenskaper og iso-lasjonen til anordningen når den er beregnet for å anvendes i elektriske isolatorer for montering på stolper. Når det gjelder de elektriske egenskaper er det en fordel med anordningen i henhold til den foreliggende oppfinnelse i forhold til det som fremgår av de nevnte patenter at laget av metall har en overflate med jevnt potensial. Dette forbedrer den elektrostatiske beskyttelse.

Når det gjelder tetning, er den foreliggende oppfinnelse også'fordelaktig, fordi den' utgjør en hovedsakelig tett en-het der ingen del av huset 6 utnyttes for tetningen. Derfor er det anordnet en elastisk hylse 11 som omgir det parti av staven som befinner seg utenfor harpiksen, og denne hylse trykker mot massen av harpiks som er dekket med den myke kapsling, og har et bord 12 som kanten av laget 4 er brettet inn i, slik at når laget trykkes sammen, presses det hylsen 11 mot kapslingen 3. Dette forbedrer tetningen og hindrer at hylsen løsner fra kapslingen dersom det anvendes bindemiddel. Den elastiske hylse 11 danner en overgang som .dekker et parti av staven innenfor en isolator-skive 13. Det er dessuten en fordel at laget 4 utgjør en flate med jevnt potensial for kontaktflaten mellom kapslingen 3 og hylsen 11.

Fordi langsgående bevegelse av kjegleelementet ikke må hindres av noe fast anslag, må ikke bindemidlet fullstendig fylle rommet mellom hylsen og den indre overflate av huset, og det gjenstår- derfor et rom som kan fylles med et material 14, dvs. en harpiks som forbedrer de elektriske egenskaper fordi materialet er tilpasset de elektriske forhold. Videre vil en vulst innvendig i huset forbedre adhesjonen for bindemidlet.

Fig. 3 og 4 viser en utførelsesform der det midtre parti av den støpte harpikfe 2' har langsgående spor som gjør det lettere å forme laget 4, og hindrer ytterligere rotasjonen av det dobbeltkoniske element i huset 6. Resten av anordningen tilsvarer det som er beskrevet i forbindelse med den første utførelsesform, vist i fig. 1 og 2.

Når det gjelder materialvalg, er det f.eks. å anbefale at det anvender en tilstrekkelig hard éstorner, slik som polyuretån, for den myke kapsling 3, et duktilt metall, slik som kobber eller aluminium for laget 4 og en elastomer, slik som en kopolymer av typen dimetyl-etylenpropylen for hylsen 11 (og for skivene 13). Bindemidlet 5 er fortrinnsvis en harpiks eller et uorganisk bindemiddel.

Claims (8)

1. Anordning beregnet til å overføre store mekaniske belastninger, omfattende en langstrakt kjerne som består av i det minste en stav laget av agglomererte fibre og i det minste en festeanordning festet til enden av kjernen, idet festeanordningen omfatter et hus som inneholder et dobbeltkonisk element utenpå kjernen hvilket element divergerer til begge sider av en midtre sone, slik at det utøves radielle kompresjonskrefter på staven i huset, og slik at disse krefter opprettholdes i det minste delvis i en sone av anordningen inne i huset, også når anordningen ikke utsettes for mekaniske belastninger, karakterisert ved at det dobbeltkoniske element er dannet av en harpiks som er støpt på enden av staven, hvilken harpiks er dekket av en myk kapsling, samt av et tynt lag av metall som er krympet utenpå kapslingen, og at det dobbeltkoniske element befinner seg i det til-hørende hus, som er anordnet horisontalt, slik at anordningen kan overføre store bøyepåkjenninger.

2. Anordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at harpiksen støpt på enden av staven dekker denne ende fullstendig.

3. Anordning som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at kapslingen dekker fullstendig den ytre overflate av massen av støpt harpiks, og har passende elastisitet til å kunne anbringes på denne flate.

4. Anordning som angitt i krav 1 - 3, karakterisert ved at den elastiske hylse er anordnet rundt det parti av staven som er utenfor massen av harpiks.

5. Anordning som angitt i krav 4, karakterisert ved at hylsen trykker mot massen av harpiks og har et rundtgående spor som kanten av laget av metall er trykket inn i.

6. Anordning som angitt i krav 4 eller 5, karakterisert ved at hylsen danner en overgang som dekker staven i et område innenfor isolator-skiver.

7. Anordning som angitt i krav 1-6, karakterisert ved at den indre overflate av huset har en vulst som rager inn i den midtre sone iav det dobbeltkoniske element.

8. Anordning som angitt i krav 1 - 7, karakterisert ved at det midtre parti av massen av harpiks, ved den midtre sone av det dobbeltkoniske element, har langsgående spor.