DE2406106C3 - Stützisolatoranordnung - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Isolatoranordnung, die aus einer Mehrzahl keramischer Stützisolatoren, die parallel im gleichen Abstand zueinander auf einem Kreisumfang 4ί mittels Flanschen zwischen Platten befestigt sind und aus einer oberen die Last aufnehmenden Platte besteht.

Eine einschlägige Vorrichtung der angegebenen Art ist in der DE-PS 9 17 617 beschrieben, wobei die Stützisolatoren zwischen zwei metallischen Platten sn befestigt sind, die im Abstandsverhältnis zueinander vorliegen. Dieses Abstandsverhältnis wird an den Aufliegestellen der Stützisolatoren durch sogenannte Abstandsteile aus Metallscheiben od. dgl. überbrückt. Dieselben dienen dem Zweck, über einen breiten v> Temperaturbereich Biegebelastungen in dem keramischen Material zu verringern, insbesondere Biegekräfte in senkrechter Richtung zu den Ebenen der Befestigungsplatten aufzunehmen. Die durch Wärmeausdehnung bedingten Beanspruchungen werden dabei im ω wesentlichen Von den Befestigungsplätten Unter Deformation derselben aufgenommen. Eine Anordnung der angegebenen Art vermag jedoch nur sehr geringe Druckbelastungen Und Scherkräfte aufzunehmen.

Der Vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Isolatoranordnung der angegebenen Art so auszugestalten, daß dieselbe auch einer Kombination höchstmöglicher Druck- und Scherkräfte zu widerste

hen vermag.

Diese Aufgabe wird in kennzeichnender Weise dadurch gelöst, daß zwischen der Befestigungsplatte und der Lastplatte ein einziger die Belastung auf die Achsen der Stützisolatoren verteilender starrer Ring angeordnet ist, und daß die zwischen dem inneren und äußeren Durchmesser des Rings sich ergebende Breite kleiner ist als die Durchmesser der Isolatoren am Ende.

Eine erste Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes ist dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Anordnung der Stützisolatoren in Etagen zwischen den Befestigungsplatten und den Stützisolatoren Verbindungsstücke angeordnet sind, sowie an jedem Ende der Stützisolatoren zwischen dem Isolatorflansch und den Befestigungsplatten ein Verbindungsstück so angeordnet ist, daß die senkrechte Belastung gleichmäßig zwischen den Isolatoren verteilt ist.

Nach einer weiteren Ausgestaltung ist das Verbindungsstück nur an einem Isolatorende angeordnet und die Verbindungsstücke bestehen aus einem Epoxid-

nunii nun.

Nach einem weiteren kennzeichnenden Merkmal sind die Durchmesser der Stützisolatoren an den Enden größer als in der Mitte des Isolators.

Erfindungsgemäß wird der Vorteil erreicht, daß die technische Lösung nur geringen Aufwand erfordert, langlebig ist und durc-Λ die Aufnahme der verschiedensten Belastungsmomente zu einer wesentlichen Verlängerung der Lebensdauer der Isolatoranordnung, insbesondere der Stützisolatoren führt Dies ergibt sich dadurch, daß die auftretenden Belastungen, insbesondere die Scherkräfte über eine echte Kompression aufgenommen werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. I eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen, mehrere Etagen aufweisenden Isolators,

F i g. 2 eine vergrößerte, teilweise weggeschnittene, Ansicht von oben auf die Isolatoranordnung nach Fig. 1.

Fig. 3 eine weitere, vergrößerte, teilweise im Querschnitt aufgeführte Ansicht eines Teils der Isolatoranordnung nach F i g. 2 längs der Linien 3-3,

Fig.4 eine tei¹ - eise im Querschnitt ausgeführte Ansicht eines Teils der Anordnung nach der F i g. 3 und erläutert die Wirkung der Belastungskräfte auf die Isolatoranordnung.

Unter Bezugnahmt auf die Zeichnung ist in der F i g. 1 eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Isolatoranordnung wiedergegeben. Die Anordnung weist eine oder mehrere Etagen paralleler, sich senkrecht erstrekkender. vorzugsweise zyüiiderförmiger, keramischer Stützisolatoren 10 auf, von denen zwei derartige Etagen in der Anordnung nach der F i g. I wiedergegeben sind.

Es versteht sich natürlich, daß eine größere oder kleinere Anzahl an Etagen vorgesehen sein kann. Die Enden jedes Stüt/isolators sind mit Isolatorflanschen 11 in herkömmlicher Weise versehen, die Stützisolatoren 10 liegen im gleichen Abstandsverhältnis um den Umfang eines Kreises Vor, siehe die F i g. 2, und gemäß der Fig, 1 sind die Achsen der entsprechenden Stützisolator in den Etagen ausgerichtet.

Wenn zwei oder mehrere Etagen der Isolatoren vorgesehen sind, sind dieselben durch eine mittlere Befestigungsplatte 12 getrennt. Die unleren Enden der Stützisolatoren der untersten Etage sind auf einer Befestigungsplatte 13 angeordnet, und eifie obere

Befestigungsplatte 14 befindet sich auf den oberen Enden der Stützisolatoren der obersten Etage. Die Isolatorflansche 11 sind an den entsprechenden Befestigungsplatten 12, 13 und 14 in herkömmlicher Weise, wie unter Anwenden von Bolzen, nicht gezeigt, befestigt Die Befestigungsplatte 13 kann in herkömmlicher Weise auf einer Abstandshalterplatte 15 angeordnet sein.

Eine mit der isolatoranordnung ausgerichtete Lastplatte 20 liegt im Abstandsverhältnis gegenüber der oberen Seite der oberen Befestigungsplatte 14 vor unter Anwenden eines die Belastung verteilenden Rings 21. Der die Belastung verteilende Ring 21, siehe die F i g. 2 und 3, ist mit den Achsen der keramischen Stützisolatoren ausgerichtet, d.h. die Achsen der keramischen Stützisolatoren schneiden den Ring 21 zwischen dem inneren und äußeren Durchmesser. Die F i g. 1 erläutert das Beaufschlagen einer senkrechten Belastung auf die Isolatoranordnung durch den Pfeil P, der auf die Lastplatte 20 nach unten gerichtet ist

Die Beieäiigungspiäiien 12, 13 und 14 sind vorzugsweise kreisförmig ausgeführt, siehe die F i g. 2. Gegebenenfalls können diese Befestigungsplatten auch -ingförmig sein, wobei die Linie 22 deren innere Kanten wiedergibt, da das wirksame Gebiet dieser Befestigungsplatten vom Standpunkt der Belastung aus ringförmig ist.

Wenn auch d'e in der Zeichnung wiedergegebenen Stützisolatoren 10 glatte äußere Oberflächen auf-.veisen, versteht es sich natürlich, daß diese Stützisolatoren auch mit ringförmigen Erhöhungen versehen sein können, wie dies der herkömmlichen Praxis entspricht. Weiterhin, siehe F i g. 1, sind die Durchmesser der keramischen Stützisolatoren größer an deren Enden als an deren mittleren Teilen. Wenn auch dieses Merkmal nicht sehr wesentlich ist. ist es doch zweckmäßig, da die höchsten Biegebeanspruchungen auf die Anordnung an den Enden auftreten und nicht an den axialen Mittelpunkten der Stützisolatoren.

Um die FäLgkeit der Anordnung Scherbelastungen zu tragen zu erhöhen, werden die Längen der keramischen Stützisolatoren 10 verringert, urd es ist eine Mehrzahl an Etagen derartiger Stützisolatoren vorgesehen, siehe die Fig. 1, wodurch die Biegung in den keramischen Isolatoren bedingt durch Scherbelastungen gleiCitmäßig auf jedes Ende jenes keramischen Stützisolators verteilt wird. Die Befestigungsplatten 12 bei einer mehretagigen Anordnung weisen gleiche Flexibilität bezüglich der oberen und unteren Befestigungsplatten 14 bzw. 13 au.'. Bei dieser Anordnung ist somit die Säulenlänge der Stützisolatoren wirksam verkürzt 'ine bedingt somic eine Verringerung der Wirkung der Bauexzentrizität.

Der die Belastung verteilende Ring 21 ist vorgesehen um die gesamte Biegung ausgehend von der senkrechten Belastung P innerhalb des Kreises der keramischen Stützisolatoren in die Lastplatte 20 aufzunehmen und hierbei nicht eine ungleichmäßige Übertragung auf die keramischen .Stützisolatoren zu bewirken. Für diesen Zweck ist es bevorzugt, daß die Breite, d. h. die Abmessung zwischen den inneren und äußeren Durchmessen^ des Rings 21 möglichst klein gemacht wird. Die kleinste Breite ist gemäß der herkömmlichen Praxis durch die Druckfestigkeit des Materials des Rings und des Materials in der oberen Befestigungsplatte 14 und der Lastplatte 20 begrenzt. Der Ring ist mit den Achsen der keramischen Stülzisolj'sren ausgerichtet, so daß angenähert gleiche Flächen der oberen Enden der keramischen Stützisolatoren an der Innenseite und der Außenseite des Rings 21, siehe die F i g. 2, auftreten.

Die Wirkung des Rings 21 in der Anordnung ist in der teilweisen Querschnittsansicht nach Fig.4 übertrieben dargestellt Bei dieser Darstellung ist die auf die Lastplatte 20 einwirkende senkrechte Kraft P so gezeigt, daß dieselbe eine ausreichende Größe besitzt um ein Biegen der Lastplatte 20 zu bewirken. Dieses Biegen hat in wirksamer Weise den Belastungspunkt

ίο zwischen der Lastplatte und dem Ring 21 nach innen verschoben, jedoch ist die Verschiebung der Belastungskraft durch die Breite des Rings 21 begrenzt Als Folge hiervon werden die auf den keramischen Stützisolator 10 über die obere Befestigungsplatte 14 und den Ring 21 einwirkenden Kräfte innerhalb tolerierbarer Grenzwerte bezüglich der Achsen der keramischen Stützisolatoren gehalten, und es wird praktisch keine der auf die Lastplatte 20 einwirkenden Biegekraft auf den keramischen Stützisolator 10 übertragen. Wie weiter oben dargelegt, ist die Darstellung der F^:,. 4 übertrieben, und bei der praktischen Auslegung der is 'iatoranordnung ist es bevorzugt daß die Elemente der Anordnung so vorgesehen werden, daß das auf den Ring einwirkende Belastungszentrum sich um nicht mehr als 0,3 cm de- Ringbreite für den schlimmsten Fall der Belastungsverteilung verschiebt.

Es versteht sich natürlich, daß geeignete Anordnungen wie Bolzen vorgesehen werden können, um so die Ausrichtung der Lastplatte 20 an de. Anordnung aufrechtzuerhalten, wenn auch dieses Merkmal ke;nen Teil der vorliegenden Erfindung darstellt.

Um die Verteilung der senkrechten Kraft auf innerhalb 10% zwischen den keramischen Stützisolatoren jeder Etage tu ermöglichen, ist an jedem

3ί Stützisolator ein ausgeformtes Verbindungsstück 25, siehe F i g. 3, vorgesehen. Die ausgeformten Verbindungsstücke 25 sind an lediglich einem Ende jedes Stützisolators vorgesehen. Das Material derselben ;/iuß eine hohe Druckfestigkeit und einen höchstmöglichen Elastizitätsmodul besitzen, wie weiterhin es ebenenfalls wenig fließen muß. Für diesen Zweck haben sich Epoxidkunststoffe als geeignet erwiesen. Die größte Dicke des Verbindungsstücks 25 wird dadurch bestimmt, daß alle Bautoleranzen bei der Herstellung der

4Ί Stützisolatoren addiert werden und man sicherstellt, daß die gesamte senkrechte Ablenkung des ausgeformten Verbindungsstücks 25 kleiner als 10% der gesamten Ablenkung des keramischen Stützisolators unter größtmöglicher Belastung ist. Das ausgeformte Verbindungsso stück 25 wird so angewandt, daß alle parallel wirkenden Stützisolatoren ihre Belastungszyklen gleichzeitig bei Beaufschlagen der Belastung auf die Anordnung beginnen, wodurch keine Beanspruchungskonzentrationen erzeugt werden.

Bei einer praktiscHon erfindungsgemäßen Ausführungsform werden keramische Stützisola.oren angewandt, die Längen von 117 cm und Wurzeldurchmesser an deren Mittelpunkten von 20 cm und Wurzeldurchmesser von 22,8 cm bjzüglich deren Enden von 21,6 cm besitzen. Die Stützisolatoren sind aus herkömmlichem Material gefertigt. Die Höhen der Flansche bela'ifen sich auf 10,5 cm, die obere Befestigungspialte 14, die mittlere Befestigungspialte 12 und die untere Befestigungsplatte 13 besitzen eine Dicke von 12,7 cm und Durchmesser von 140 cii?. Die wirksame innere Kante "22 dieser Platten weist einen Durchmesser von 48 cm auf. Der Durchmesser der Anordnung zwischen den Achsen der gegenüberliegenden Isolatoren beläuft sich

auf 94 cm. Der Ring 21 weist einen inneren Durchmesser von 90,5 cm, einen äußeren Durchmesser von 98 cm und eine Dicke von 0,635 cm auf. Der Lastring weist eine Dicke von 30,5 cm auf. Die ausgeformten Verbindungsstücke 25 werden aus einem Epoxid-Kunststoff gefertigt und weisen maximale Dicken von etwa 0,04 cm auf.

Bezüglich des Aufbaus der ausgeformten Verbindungsstücke 25 sei angenommen, daß die gesamte senkrechte Ablenkung einer Isolatofanordnung mit zwei keramischen Isolatoren sich unter einer Belastung von 1,631 kP auf angenähert 0,6 cm beläuft, sowie der wirksame Durchmesser des^ausgeformten Verbindungsstücks 31,8 cm an dem BoJzenkreis beträgt, sowie die keramischen Stüizisölälönirt und die oberen und unteren Befestigungsplatteri einer Elageneinheit Töle' ranzen von plus oder minus 0,005 cm besitzen. In diesen» Fall beläuft sich die gesamte mögliche Fehlanpassung in der Anordnung auf möglicherweise 2,5 (8x2x0,002) = 0,081 cm. Wenn ein Epoxid-Verbindungsstück mit einer Dicke Von 0,081 cm angewandt wird, beläuft sich die gesamte Ablenkung des Epoxid-Verbindungsstücks unter den obigen Belastungsbcdingungen auf

PL AE

= 0,002 cm,

ίο wobei P die beaufschlagte Belastung, L die Dicke des ausgeformten Verbindungsstücks, A die Fläche des Verbindungsstücks und E der Elastizitätsmodul ist, der sich in diesem Fall auf 520 000 belauft.

Die gesamte Ablenkung des Epoxid-Kunststoffes unter der oben angegebenen Belastung belauft sich somit auf weniger als 1% der gesamten senkrechten Ablenkung.

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Claims (6)

06 Patentansprüche:

1. Isolatoranordnung, die aus einer Mehrzahl keramischer Stützisolatoren, die parallel im gleichen Abstand zueinander auf einem Kreisumfang mittels Flanschen zwischen Platten befestigt sind und aus einer oberen die Last aufnehmenden Platte besteht, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Befestigungsplatte (14) und der Lastplatte (20) ein einziger die Belastung auf die Achsen der Stützisolatoren (10) verteilender starrer Ring (21) angeordnet ist, und daß die zwischen dem inneren und äußeren Durcnmesser des Rings (21) sich ergebende Breite kleiner ist als die Durchmesser der Isolatoren (10) am Ende.

2. Isolatoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Anordnung der Stützisolatoren (10) in Etagen zwischen den Befestigung=,platten(12,13,14)unddenStützisolato- TSP. (10) Verbindungsstücke (25) angeordnet sind.

3. Isolatoranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an jedem Ende der Stützisolatoren (10) zwischen dem Isolatorflansch (11) und den Befestigungsplatten (12, 13, 14) ein Verbindungs- M stück (25) so angeordnet ist, daß die senkrechte Belastung gleichmäßig zwischen den Isolatoren verteilt ist.

4. Isolatoranordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsstück (25) nur an einem Isolierende angeordnet ist

5. Isolatoranordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsstücke (25) aus einem Epoxydkunststoff bestehen.

6. Isolatoranordnung nach Ai. ,priichen 1 und 2, J5 dadurch gekennzeichnet, daß die Durchmesser der Stützisolatoren (10) an den Enden größer sind als in der Mitte des Isolators.