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Biegsames Leiümgskabel und Verialiren zu seiner Herstellung.
Die'vorliegende Erfindung'betrifft Hohlleiter und deren Erzeugung und im besonderen den Entwurf und die Herstellung von koaxialen Leitungskabeln.
Für elektrische Hochfrequenzsignalisierung wurden Signalisierungskabel mit einem oder mehreren koaxialen Leitungspaaren vorgeschlagen. Die hohlen äusseren Leiter der koaxialen Paare sind selbsttragend. Sie müssen nicht nur die erforderliche mechanische Stärke haben, um ein Zusammendrücken auszuhalten, sondern sie müssen'auch genügend'biegsam sein, um dem Biegen, dem sie bei der Herstellung und Installation ausgesetzt sind, standzuhalten.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein biegsames Leitungskabel, bestehend aus einem mittleren Leiter und einem koaxialen, röhrenförmigen Leiter, der durch ein'isolierendes Trennmittel in Abstand gehalten wird. Gemäss der Erfindung besteht der genannte röhrenförmige Leiter aus mehreren biegsamen Längsstreifen, deren Stärke im Vergleich zu ihrer Breite gering ist und die mit ihren Rändern übereinandergreifen und von einem oder mehreren Bindegliedern od. dgl. umgeben sind, um das röhrenförmige Gebilde selbsttragend und biegsam zu machen, wobei die Anordnung derart ist, dass das Kabel in einem fortlaufenden Verfahren aus seinen Bestandteilen gebildet wird.
Die elektrischen und mechahisoheh Eigenheiten ; die ein röhrenförmiger Leiter haben muss, um für Verwendung in einem koaxialen'Leitungssystem der vorliegenden Art geeignet zu sein, werden durch die Verwendung von profilierten Streifen'nicht sofort'erreicht, Da der Raum zwischen dem mittleren Leiter und dem röhrenförmigen Leiter im wesentlichen gasgefüllt ist, darf in erster Linie nur soviel festes Material dazwischengelegt werden als notwendig ist, um den mittleren Leiter in seiner Lage zu halten.
Die Verwendung von'im Innern angebrachten Stützen bei zusammengesetzten Gebilden, die dem Zusammendrücken ausgesetzt sind, muss daher begrenzt sein. Die Dünnheit des röhrenförmigen Leiters verursacht noch eine Schwierigkeit. Sowohl Biegsamkeit als Wirtschaftlichkeit erfordern, dass die Wandstärke nur 0'5 oder zum sei. Der'Durchmesser kann 6'35 mm betragen. Bei solchen Ausmassen ist es ; wenn nicht überhaupt unmöglich, schwer, einen festen, selbsttragenden Leiter unter Verwendung von gewöhnlichen ineinandergreifenden profilierten Streifen herzustellen : Eine dritte Beschränkung betrifft die Lagenlänge der Streifen.
Wo die Streifen ineinandergreifen, um eine relative radiale Abweichung zu verhindern, wie'bei einer Konstruktion, bei der die Feder in eine Nut eingreift, kann die Stärke durch eine sehrautteminienförmige Streifenlage erhöht werden. Eine kurze Lage erhöht, obzwar sie die mechanischen Eigenschaften verbessért ; den tatsächlichen Widerstand des röhrenförmigen Leiters und schafft eine unerwünschte kreisförmige Stromkomponente. Aus diesem Grunde ist es in manchen Fällen nahezu wesentlich, dass die Lagenlänge wenigstens zehnmal'so gross wie der innere Durchmesser des Leiters sei. Ein Gebilde gemäss vorliegender Erfindung, wodurch die erwähnten Bedingungen erfüllt werden können, ist im nachstehenden erläutert.
Ein charakteristisches Merkmal der Erfindung liegt in dem Verfahren der Herstellung eines Hohlleiters und ganz besonders in dem Verfahren der Herstellung und des Aufbaues eines isolierten koaxialen Leitungspaares. Gemäss der Erfindung werden'der äussere Leiter des koaxialen Paares und der mittlere Leiter mit dem isolierenden Gliede,'das mit dem mittleren Leiter verbunden ist, während der Herstellung des Hohlleiters vereinigt, wobei der koaxiale Aufbau durch einen fortlaufenden Prozess zustande kommt.
Ein anderes Erfindungsmerkmal ist die Maschine, mit der vorgenanntes Verfahren angewendet wird.
Andere Merkmale der Erfindung werden in nachfolgender ausführlicher Beschreibung einer besonderen Anwendung der Erfindung gegeben. Hiebei wird auf die beiliegende Zeichnung bezug-
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genommen werden, die folgendes zeigt : Fig. 1 bzw. 2 einen Querschnitt eines Hohlleiters gemäss der Erfindung und eines der Streifen ; Fig. 3 einen fertigen Leiter ; Fig. 4 einen Längsschnitt eines koaxialen Leiters ; Fig. 5 und 6 verschiedene Arten des Lagerns des mittleren Leiters ; Fig. 7 ein Verfahren zur Herstellung des Hohlleiters und ein fortlaufendes Verfahren, um ein koaxiales Leitungspaar aufzubauen.
Fig. 1 zeigt im Querschnitt eine beliebte Form eines Leiters nach der vorliegenden Erfindung, die den vorgenannten Bedingungen entspricht. Die Erfindung kann jedoch, wohlgemerkt, auch für verschiedene andere gleichwertige Formen verwendet werden. Der Leiter umfasst mehrere gebogene Streifen 1, die im Profil ungefähr Z-förmig und übereinandergreifend so angeordnet sind, dass sie eine Röhre bilden. Für Zwecke der Analyse kann man den Hohlleiter als ein Gebilde betrachten, das aus zwei koaxialen röhrenförmigen Lagen besteht, von denen jede aus mehreren Streifen besteht, deren Ränder aneinandergrenzen ; jeder Streifen bildet mit einem. entsprechenden Streifen der andern Lage ein Ganzes und greift gleichförmig in diesen über. Die Bindeglieder 2,3, die um das Gebilde gewickelt sind, machen es selbsttragend.
Es wurden bisher auch Hohlleiter mit nicht ineinandergreifenden Streifen vorgeschlagen. Bei diesen war jedoch die Dicke der Streifen derart, dass sie unter dem Einfluss äusseren Druckes als Glieder einer Wölbung zusammenwirken, um ihre relative Lage beizubehalten. Wenn man die geringe Stärke der angrenzenden Ränder der Streifen in Betracht zieht, wird man gewahr werden, dass der Leiter seine Festigkeit nur in geringem Masse dieser Wölbungswirkung verdankt. Die Streifen sind, wie man sehen kann, so geformt, dass sie im Innern des Leiters eine glatte, zylindrische Fläche bilden, eine Eigenschaft, die vom Standpunkt der elektrischen Übertragung aus erwünscht ist.
Der Querschnitt eines der Streifen ist in Fig. 2 vergrössert gezeigt. In einem besonderen Falle, wo der innere Durchmesser des Leiters 8 mm und die Stärke 0'5 mm war, wurden für die Bildung des Leiters zehn solcher Streifen verwendet. Die Gesamtbreite eines jeden Streifens war ungefähr 4 mm.
Ausmass a der Fläche eines der beiden abgestuften segmentartigen Teile, die den Streifen bilden, war 2'5 mm und das entsprechende Ausmass b der andern Fläche war das gleiche. Ausmass e, das die Breite des Streifenkörpers anzeigt, war 0-89 mm. Beide Teile waren gleich stark ; in diesem besonderen Fall waren die Ausmasse d und e beide 0'25 mm. Für die mechanische Stärke ist es im allgemeinen erwünscht, dass das Verhältnis der Breite jedes segmentartigen Teiles zu seiner Stärke zehn zu eins nicht übersteigt. Das Verhältnis des Leiterumfanges zur Breite des segmentartigen Teiles braucht gleichfalls im allgemeinen zehn zu eins nicht zu übersteigen.
Fig. 3 zeigt die Aussenansicht eines montierten Leiters. Die Streifen 1 sind mit einem zweifachen dünnen Streifen 2,3, der vorzugsweise aus Metall ist, fest umwickelt. Messing und Eisen sind z. B. hiefür sehr zweckdienlich. Die Ausmasse des Bandes brauchen nicht genau zu sein : ein 3 mm breites und O'l mm starkes Messingband mit einer Länge von 12-7 mm wurde in einem Fall als zufriedenstellend gefunden.
Ein koaxiales Leitungsgebilde, das einen Leiter nach Fig. 3 verwendet, ist in Fig. 4 gezeigt. Das
Gebilde umfasst einen hohlen äusseren Leiter 4, einen mittleren Leiter 5, ein Isolier-oder Trennglied 6.
Der Generator 7 kann ein Trägerwellentelephonsystem darstellen, das so umgeändert ist, dass es Frequenzen in der Grössenordnung von 1,000. 000 Hertz per Sekunde verwenden kann. Um die beiden Leiter zu trennen, kann eine Reihe von Mitteln verwendet werden. Das Trennglied 6, das in Fig. 4 gezeigt ist, besteht aus einem Rohr aus Isoliermaterial, das schraubenlinienförmig um den mittleren Leiter gewunden ist. Teilweise azetylgetränkte Baumwolle, gebleicht Baumwolle und gekräuseltes Papier wurden als zufriedenstellende Materialien befunden. Das schraubenlinienförmig gewundene Isolierrohr wird vorzugsweise in entgegengesetztem Wicklungssinn zum Leiterstreifen angeordnet.
In einem besonderen Falle, wo der innere Durchmesser des äusseren Leiters 7 mm war, wurde ein 19 mm breites, teilweise azetylgetränktes Baumwollband zu einem Rohr gerollt, verdrillt und mit einer Lage um den mittleren Leiter gewickelt.
Andere Trennmittel werden in Fig. 5 und 6 gezeigt. Das in Fig. 5 gezeigte Trennstück besteht aus zwei Drähten oder Schnüren 8, 9 eines geeigneten Materials, die miteinander verdrillt sind und schraubenlinienförmig um den mittleren Leiter 10 gewunden sind. Die Richtung des Dralles ist der der Schraubenlinie entgegengesetzt und die Steigung der letztgenannten ist etwas geringer als die doppelte Steigung des Dralles. Die Konstruktion ist derart, dass die Eontaktfläche zwischen Trennstück und dem mittleren Leiter klein ist. Ein ähnliches Konstruktionsprinzip ist in Fig. 6 dargestellt. Das hier gezeigte Trennstück 11 besteht aus einem schmalen Streifen aus festem Isoliermaterial, wie Zelluloseazetat oder einem andern Material mit grosser Biegefähigkeit und Zähigkeit.
Der Streifen wird zuerst verdreht, vorzugsweise mit einem Drall von ungefähr dem fünffachen Durchmesser des mittleren Leiters 12 und wird dann um den mittleren Leiter mit einem entgegengesetzten Drall von ungefähr zweimal der Steigung gewickelt. Nur bestimmte Stellen des schmalen Randes des Streifens kommen mit dem mittleren Leiter in Berührung. Verluste wegen Ableitung sind demzufolge äusserst gering. Bei allen hier beschriebenen Trennstücken sind die Weichheit des verwendeten Materials und die geringe Berührung mit dem äusseren Leiter derart, dass das Trennstück nicht wesentlich dazu beiträgt, einer Verbindung des Leiters standzuhalten, ihm, seine röhrenförmige Gestalt wiederzugeben oder eine Verdrehung der einzelnen Streifen zu verhindern.
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Das Verfahren zur Herstellung eines röhrenförmigen Leiters gemäss vorliegender Erfindung wird unter Hinweis auf Fig. 7 erklärt. Diese Figur zeigt nicht nur das Wesen der Herstellung des äusseren
Leiters eines koaxialen Paares, sondern auch die Mittel, gleichzeitig das Trennglied am mittleren Leiter anzubringen und das ganze Gebilde zu vereinigen. Bisher war es bei der Herstellung von koaxialen
Leitungsgebilden notwendig, den äusseren Leiter in verhältnismässig kurzen Abschnitten vorzurichten und dann durch jeden Abschnitt ein entsprechend kurzes Stück des Trenngliedos in Verbindung mit dem mittleren Leiter durchzuziehen. Die verbundenen Stücke wurden sodann vereinigt und auf Trommeln aufgewickelt.
Durch vorliegende Erfindung werden die Beschränkungen der früheren Verfahren beseitigt und es ist nunmehr möglich, durch ein fortlaufendes Verfahren montierte koaxiale Leitungspaare jeder beliebigen Länge herzustellen.
Die segmentartigen Streifen, die den Hohlleiter bilden, können durch Ziehen, Walzen oder einen andern geeigneten Vorgang profiliert werden. Sie werden dann über mehrere Spulen 27 gewickelt, die am drehbaren Teil 26 angebracht sind. Von den Spulen 27 laufen die Streifen durch eine sich verjüngende
Führung und mit Hilfe eines entsprechenden Führungsstückes 29 kommt die Ineinanderlagerung der
Streifen, die in Fig. 1 gezeigt ist, zustande. Durch den dauernd rotierenden Teil 26 kann jede gewünschte
Verseilung erreicht werden. Die axiale Spannung, die für den Betrieb erforderlich ist, wird durch die
Winde 33 besorgt, um welche der montierte Leiter 21 geführt wird, bevor er aufgerollt wird. Die Bindungs- streifen werden von den Spulen 31 und 32 auf dem drehbaren Teil 30, durch dessen Mittelpunkt der
Leiter 21 geführt wird, unter Spannung auf den Leiter gewickelt.
Gleichzeitig mit der Bildung des röhrenförmigen Leiters wird der mittlere Leiter 20 mit dem
Trennglied 22, das um ihn gewickelt ist, fortlaufend durch die Mitte des rotierenden Teiles 26 und durch den Mittelpunkt des Führungsstückes 29 geführt, während der äussere Leiter um das mittlere Gebilde herum hergestellt wird. Das Trennglied 22 wird vorzugsweise schraubenlinienförmig auf den mittleren
Leiter 20 im gleichen Prozess gewickelt. Zu diesem Zweck kann der Leiter 20 unter Spannung von
Trommel 23 durch den Mittelpunkt eines rotierenden Teiles 24, der eine Spule 25 mit dem Trennmaterial trägt, geführt werden. Durch Einstellung der Drehungsgeschwindigkeit von Teil 24 kann jeder beliebige Abstand der Windungen des Trenngliedes geschaffen werden.
Obwohl die Erfindung unter Hinweis auf besondere dargestellte Anwendungsarten beschrieben wurde, ist wohl zu verstehen, dass auch andere und ganz verschiedene Verwendungsmöglichkeiten für jene, die mit diesem Gebiet vertraut sind, innerhalb des Gegenstandes der Erfindung gemäss den Patentansprüchen in Betracht kommen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Biegsames Leitungskabel, bestehend aus einem mittleren Leiter und einem koaxialen, röhrenförmigen Leiter, der durch ein isolierendes Trennmittel in Abstand gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, dass genannter röhrenförmiger Leiter aus mehreren biegsamen Längsstreifen besteht, deren Stärke im Vergleich zu ihrer Breite gering ist und die mit ihren Rändern übereinandergreifen und von einem oder mehreren Bindegliedern od. dgl. umgeben sind, um das röhrenförmige Gebilde selbsttragend und biegsam zu machen, wobei die Anordnung derart ist, dass das Kabel in einem fortlaufenden Verfahren aus seinen Bestandteilen gebildet wird.