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Luftraumisoliertes Hochfrequenzkabel.
Die Erfindung bezieht sich auf luftraumisolierte Hochfrequenzkabel mit einer oder mehreren konzentrischen Leitungen und ferner auf Hochfrequenzkabel mit einer oder mehreren abgeschirmten verdrillten Doppel-bzw. Sternviererleitungen, wobei jeweils der Aussenleiter bzw. der Schirm infolge besonderer Ausgestaltung einen vorbestimmten Durchmesser aufweist. Bei derartigen Kabeln ist es von besonderer Bedeutung, dass die Kapazität der einzelnen Leitungen über ihre ganze Länge hin möglichst den gleichen Wert hat.
Zu diesem Zweck ist man bemüht, den um den einzelnen Leiter angeordneten Abstandhaltern eine möglichst gleichmässige Stärke zu geben, da die Abstandhalter in erster Linie für die Abstandsverhältnisse der Leiter massgebend sind, u. zw. bei den konzentrischen Leitungen für den Abstand zwischen dem Innen-und Aussenleiter und bei einer verdrillten Leitung für die Leiterabstände innerhalb des die Leitung umgebenden Schirmes. Bei Anwendung der bisher bekannten bzw. üblichen langgestreckten Abstandhalter bereitet es aber vielfach Schwierigkeiten, diesen eine gleichmässige Stärke über die ganze Länge hin zu geben.
Durch die Erfindung werden diese Schwierigkeiten dadurch beseitigt, dass die unter dem Aussenleiter bzw. Schirm liegende, an sich aus formfesten Stoffen aufgebaute Isolierung teilweise nachgiebig gemacht ist, z. B. durch besondere Formgebung der formfesten Stoffe oder durch teilweise Verwendung von nachgiebigen Isolierstoffen.
Der Vorschlag, die aus formfesten Isolierstoffen bestehenden Abstandhalter zum Teil nachgiebig auszubilden, erscheint zwar zunächst widersinnig, da man bisher bestrebt war, die Abstandhalter für luftraumisolierte Kabel möglichst unnachgiebig auszubilden, um irgendwelche Formveränderungen infolge Druckbeanspruchungen zu vermeiden. Es sind zwar in letzter Zeit auch Trennstücke zwischen den Leitern aus weichem Material vorgeschlagen worden, diese sind aber naturgemäss nicht geeignet, einer Verbildung des Leiters standzuhalten oder ihm seine rohrförmige Gestalt wiederzugeben. Abstandhalter im eigentlichen Sinne liegen hier also überhaupt nicht vor.
Bei näherer Betrachtung zeigt sich, dass die nachgiebige Ausbildung der Abstandhalter dann Vorteile hat, wenn die Nachgiebigkeit eine beschränkte ist und der luftraumisolierte Leiter innerhalb eines rohrförmigen Leiters gelagert ist, der infolge seiner besonderen Ausgestaltung einen vorbestimmten Durchmesser hat. Die Vorteile der begrenzt nachgiebigen Abstandhalter ergeben sich dadurch, dass man bei ihrer Verwendung mit Sicherheit in der Lage ist, dem rohrförmigen Leiter den vorbestimmten Durchmesser zu geben (da bei Aufbringung des rohrförmigen Leiters etwaige ungleichmässige Stärken des Abstandhalters eben infolge ihrer Nachgiebigkeit ausgeglichen werden), gleichzeitig aber auch sichere Gewähr gegeben ist, dass der rohrförmige Leiter oder Schirm z. B. bei starken Biegungen des Kabels nicht nach innen eingedrückt oder eingeknickt werden kann.
Es genügt, wenn die Nachgiebigkeit des Abstandhalters in der Grössenordnung der zu erwartenden Abweichungen der Stärke des Abstandhalters von deren Sollstärke liegt. Da man die Abweichungen der Stärke des Abstandhalters von der Sollstärke im allgemeinen innerhalb der Grenzen von 10% halten kann, wird die Nachgiebigkeit des Abstandhalters vorteilhaft nicht grösser als 10% der radialen Höhe des Abstandhalters gemacht.
Die nachgiebige Ausbildung der aus formfesten bzw. unnachgiebigen Isolierstoffen bestehenden Abstandhalter kann in verschiedener Weise erfolgen. Im allgemeinen ist nur eine geringfügige Abänderung der bekannten unnachgiebigen Abstandhalter erforderlich, um diese begrenzt nachgiebig zu
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machen. Beispielsweise kann man bei einer aus einer Vielzahl von dünnen Fäden bestehenden Kordel einzelne Fäden fortlassen oder durch nachgiebige bzw. federnde Fäden ersetzen. Ferner kann eine an sich bekannte Kordel mit einer nachgiebigen Schicht, z. B. einer Weichgummischicht, bedeckt werden. In ähnlicher Weise können auch die bekannten, in kurzen Abständen angeordneten Distanzkörper begrenzt nachgiebig ausgebildet werden, z. B. durch nachgiebige Ausbildung der äusseren Schicht des Distanzkörpers.
Eine weitere Möglichkeit besteht darin, neben den aus formfesten Isolierstoffen bestehenden Abstandhaltern zusätzliche nachgiebige Abstandhalter anzuordnen, beispielsweise indem man zwischen der Luftraumisolierung und dem rohrförmigen Leiter, d. h. unmittelbar unter dem rohrförmigen Leiter, einen zusätzlichen nachgiebigen Abstandhalter anordnet, beispielsweise in Form eines Weichgummifadens oder eines andern federnden'Fadens oder Bandes.
. Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform eines begrenzt nachgiebigen Abstandhalters besteht darin, den Abstandhalter in Form einer aus einem Mehrfachfaden bestehenden wendelförmigen Wicklung auszuführen. Der für die wendelförmige Wicklung benutzte Mehrfachfaden besteht vorteilhaft aus mehreren miteinander verdrillten runden Fäden. Der Mehrfachfaden kann aber auch aus sektorförmigen Einzelfäden so aufgebaut werden, dass sich insgesamt ein runder Querschnitt ergibt.
Ein in dieser Weise ausgebildeter Abstandhalter hat den Vorteil, dass zur Erzeugung der Nachgiebigkeit keine zusätzlichen nachgiebigen Stoffe erforderlich sind.
Die unter dem rohrförmigen Aussenleiter bzw. Schirm angeordnete nachgiebige Isolationsschicht kann auch zweckmässig aus formfesten Isolierstoffen in Form von Bandwicklungen aufgebaut werden, wobei die begrenzte Nachgiebigkeit der Isolierschicht dadurch erreicht wird, dass die aus formfesten
Isolierstoffen bestehenden Bänder mit Vorsprüngen, Rillen usw. versehen sind.
Einen genauen und gleichbleibenden Durchmesser für den rohrförmigen Leiter erhält man zweckmässig dadurch, dass man den rohrförmigen Leiter aus ineinandergreifenden Formbändern aufbaut, so dass ein selbsttragendes Rohr entsteht. Ferner kann der rohrförmige Leiter aus einer Verseillage gutleitender Bänder mit rechteckigem, trapezförmigem oder Z-förmigem Querschnitt aufgebaut werden, wobei man den rohrförmigen Leiter zweckmässig durch einen Nippel hindurchzieht und gegebenenfalls mit Bändern fest umwickelt, um die gutleitenden Bänder in der rohrförmigen Lage festzuhalten.
Als formfeste Isolierstoffe für die Abstandhalter können Hartgummi, Hartpapier, Zellulosederivate und ferner Kunstharze verwendet werden. Für die in kurzen Abständen angeordneten Distanzkörper kommen ferner keramische Massen in Betracht. Mit Rücksicht auf die hohe Frequenz der Übertragungsströme werden zweckmässig solche formfeste Isolierstoffe verwendet, die neben einer kleinen Dielektrizitätskonstante einen bei hohen Frequenzen niedrigen dielektrischen Verlustwinkel aufweisen.
Als besonders vorteilhaft sind in dieser Hinsicht verschiedene Isolierstoffe der Gruppe der Polyvinylverbindungen anzusprechen, beispielsweise Polystyrol.
In den Figuren sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
Die Fig. 1 zeigt in projektiver Darstellung das abgesetzte Ende eines gemäss der Erfindung hergestellten konzentrischen Hochfrequenzkabeis. Um den Innenleiterjt/sind die beiden langgestreckten Abstandhalter 11 und 12 in offenen Schraubenwindungen gewickelt. Über den Abstandhaltern ist erfindungsgemäss eine nachgiebige Isolationsschicht angeordnet, die in dem dargestellten Fall aus zwei übereinander gewickelten Isolierstoffbändern 13 und 14 aus formfesten Isolierstoffen gebildet wird. Die Bänder sind mit den punktförmigen Vorsprüngen 15 versehen, um die Bänder nachgiebig zu gestalten. Über der nachgiebigen Isolationsschicht liegt der aus gutleitenden Bändern bestehende Rückleiter 16, um den das zugfeste, beispielsweise aus Kupfer bestehende Band 17 gewickelt ist, um die Aussenleiterbänder in ihrer Lage festzuhalten.
Hierüber folgen die Isolierstoffbandwicklung 18 und der wasserdichte Kabelmantel 19.
Die Fig. 2 zeigt eine andere Ausführungsform des aus formfesten Isolierstoffen bestehenden Bandes zum Aufbau der unter dem rohrförmigen Leiter anzuordnenden nachgiebigen Isolationsschicht.
Abweichend von der Fig. 1 sind die in Reihe angeordneten Vorsprünge 20 gegeneinander versetzt, wie aus der Fig. 2 ohne weiteres hervorgeht.
Die Fig. 3 und 4 zeigen in Aufsicht und im Längsschnitt eine weitere Ausführungsform eines nachgiebigen aus formfesten Isolierstoffen bestehenden Bandes. Die Fig. 4 zeigt einen Schnitt nach der Linie A der Fig. 3. Erfindungsgemäss sind die in einer Reihe aufeinanderfolgenden Vorsprünge 21 abwechselnd nach der einen und nach der andern Seite gepresst.
Mit Rücksicht auf die hochfrequenten Übertragungsströme werden für die nachgiebige Isolationsschicht vorteilhaft solche Isolierstoffe verwendet, die eine kleine Dielektrizitätskonstante und einen niedrigen dielektrischen Verlustwinkel bei hohen Frequenzen aufweisen. Diese Eigenschaften haben in erster Linie die Stoffe der Gruppe der Polyvinylverbindungen, insbesondere Polystyrol. Diese Stoffe sind im allgemeinen auch formfest. Ferner können Zellulosederivate, Tjipetir und verschiedene andere Kunstharze verwendet werden.
In den Fig. 5-9 sind Ausführungsbeispiele dargestellt, nach denen die Abstandhalter mindestens zum Teil nachgiebig ausgebildet sind.
Die Fig. 5 und 6 zeigen zunächst zwei Ausführungsformen eines in Form einer wendelförmigen Wicklung ausgeführter Abstandhalters. Nach der Fig. 5 besteht der zur Bildung der wendelfömrigen
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Wicklung dienende Mehrfachfaden 22 aus den drei miteinander verdrillten Einzelfäden 23,24, 25.
Ein derartiger wendelförmiger Abstandhalter weist gegenüber dem bekannten aus einem Massivfaden bestehenden Abstandhalter den Vorteil einer gewissen, jedoch an sich begrenzten Nachgiebigkeit auf.
Ein weiterer Vorteil des in dieser Weise ausgebildeten Abstandhalters ist darin zu erblicken, dass er eine erhöhte Sicherheit gegen Bruch aufweist. Um die Zugfestigkeit des wendelförmigen Abstandhalters zu erhöhen, ist mit dem Abstandhalter ein zusätzlicher zugfester Träger 26 verbunden, der im dargestellten Fall in die wendelförmige Wicklung hineingelegt und mit der Wicklung durch eine zusätzliche Fadenumschnürung bzw.-umflechtung 27 fest verbunden ist. Diese zusätzliche Massnahme hat noch den besonderen Vorteil, dass man dem Abstandhalter eine vorbestimmte Länge geben kann, so dass Schwankungen in der Menge des Isoliermaterials in Längsrichtung des Abstandhalters vermieden werden. Zweckmässig bestehen der Mehrfachfaden 22, der zusätzliche Träger 26 und die Fadenumschnürung 27 aus biegsamem Polystyrol.
Der zugfeste Träger 26 kann ein massiver Faden oder auch eine aus mehreren Einzelfäden bestehende Litze sein.
Der in der Fig. 6 dargestellte Abstandhalter unterscheidet sich von dem Abstandhalter gemäss der Fig. 5 nur dadurch, dass der Mehrfachfaden 28 aus drei Einzelfäden 29, 30 und 31 mit sektorförmigem
Querschnitt zusammengesetzt ist, so dass der Mehrfaehfaden einen runden Querschnitt erhält. 32 ist der zusätzliche Träger und 33 die Fadenumschnürung, die den Träger 32 mit der wendelförmigen Wicklung des Mehrfachfadens 28 fest verbindet.
Die Fig. 7 zeigt ein konzentrisches Hochfrequenzkabel, bei dem als nachgiebiger Abstandhalter eine aus einem Mehrfachfaden bestehende wendelförmige Wicklung dient. Es ist 34 der Innenleiter des konzentrischen Kabels, um den in offenen Schraubenwindungen der erfindungsgemäss ausgebildete Abstandhalter 35 gewickelt ist. Um Verlagerungen des Abstandhalters zu vermeiden, ist der Abstandhalter durch eine zusätzliche Fadenumschnürung 36 mit dem Leiter 34 fest vereinigt. Ausserdem kann der wendelförmige Abstandhalter vor Aufbringung auf den Leiter mit einem zusätzlichen zugfesten Träger verbunden werden, etwa wie es die Fig. 5 und 6 zeigen. Über dem Abstandhalter ist zunächst eine geschlossene Isolierstoffbandwieklung 37 angeordnet und hierüber der aus gutleitenden Bändern bestehende Rückleiter 38.
Die gutleitenden Bänder des Rückleiters sind so bemessen, dass sich bei ihrer Zusammenfassung ein vorbestimmter Durchmesser für den Aussenleiter 38 ergibt. Um die Bänder in der gewünschten rohrförmigen Lage festzuhalten, ist um den Aussenleiter das zugfeste Band 39, z. B. ein Kupferband, gewickelt. Hierüber folgen die geschlossene Isolierstoffbandwicklung 40 und der Kabelmantel 41.
Die Fig. 8 zeigt die Anwendung der Erfindung bei einem konzentrischen Hochfrequenzkabel, dessen Luftraumisolation durch in kurzen Abständen angeordnete Distanzkörper gebildet wird. Auf den Innenleiter 42 sind in kurzen Abständen Distanzscheiben 43 angeordnet, deren äussere Schicht nachgiebig ausgebildet ist. Die gestrichelte Linie 44 stellt die Trennlinie zwischen dem inneren formfesten bzw. unnachgiebigen Stoff und dem äusseren nachgiebigen Stoff dar. Über den Distanzscheiben 43 ist der Aussenleiter 45 verseilt, der zur Festlegung des Durchmessers mit dem zugfesten Band 46 fest umwickelt ist, 47 ist eine geschlossene Isolierstoffbandwicklung und 48 der wasserdichte Kabelmantel.
Die Fig. 9 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines gemäss der Erfindung hergestellten konzentrischen Hochfrequenzkabels. Es ist 49 der Innenleiter, um den in offenen Schraubenwindungen zwei aus formfesten Isolierstoffen bestehende Abstandhalter 50 gewickelt sind. Hierüber folgt die geschlossene Isolierstoffbandwicklung 51. Erfindungsgemäss ist über der Hülle 51 ein nachgiebiger, beispielsweise aus einem weichen oder federnden Material bestehender Faden 52 in offenen Schraubenwindungen gewickelt. Über dieser offenen Fadenwicklung ist der aus gutleitenden Bändern bestehende Rückleiter 53 angeordnet, der zur Festlegung des Durchmessers mit dem zugfesten Band 54 fest umwickelt ist. Hierüber folgen die geschlossene Isolierstoffbandwicklung 55 und der wasserdichte
Kabelmantel 56.
Die Fig. 7-9 zeigen Ausführungsbeispiele von konzentrischen Hochfrequenzkabeln, die nur eine einzige konzentrische Leitung enthalten. Selbstverständlich ist die Erfindung auch anwendbar bei Hochfrequenzkabeln mit mehreren konzentrischen Leitungen sowie bei Hochfrequenzkabeln mit abgeschirmten verdrillten Doppel-oder Sternviererleitungen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Luftraumisoliertes Hochfrequenzkabel mit einer oder mehreren konzentrischen Leitungen oder abgeschirmten verdrillten Doppel-oder Sternviererleitungen mit Aussenleitern bzw. Schirmen, die durch besondere Ausgestaltung einen vorbestimmten Durchmesser aufweisen, dadurch gekenn- zeichnet, dass die unter dem Aussenleiter bzw. Schirm liegende, an sich aus formfesten Stoffen auf- gebaute Isolierung teilweise nachgiebig gemacht ist, z. B. durch besondere Formgebung der formfesten
Stoffe oder durch teilweise Verwendung von nachgiebigen Isolierstoffen.