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Gegliederter biegsamer Hochfrequenzhohlleiter
Die Erfindung bezieht sich auf Hochfrequenzhohlleiter und hat eine Hohlleiter-Konstruktion zum Ge- genstand, bei welcher die Leitung, die normalerweise gerade ist, zu Transportzwecken über eine Kabel- trommel od. dgl. gerollt werden kann, ohne dass dadurch eine bleibende Krümmung hervorgerufen wird, die die Eigenschaften der Leitung ernstlich verschlechtert, wenn dieselbe von der Trommel abgewickelt wird. Eine solche Hohlleiter-Konstruktion ist unter anderem bei langkabeligen Nachrichtensystemen von besonderem Wert, bei welchen die HF-Energie durch eine Leitung zwischen Punkten, die kilometerweit voneinander. entfernt sind, übertragen wird, wie z.
B. in einem interurbanen Nachrichtensystem, da sie entweder den Nachteil des Transportierens langer Stücke von geraden Hohlleitern vermeidet, oder den des Zusammenfügens einer grossen Anzahl viel kürzerer gerader Stücke.
Es sind bereits gegliederte biegsame Hochfrequenzhohlleiter bekannt, welche aus kurzen, dicht aneinandergereihten, ineinandergreifenden Rohrstücken mit darüberliegender Schutzschicht bestehen, bei welchen die Rohrstücke im gestreckten Zustand mit ihren Endflächen zur vollen Auflage gelangen (deutsche Patentschrift Nr. 910069). Diese Aufgabe wurde nur dadurch gelöst, dass sich die übereinandergreifenden Enden beim Biegen des Hohlleiters schwach deformieren. Demgegenüber ist bei der erfindung- gemässen Ausführung des Hohlleiters jede Deformierung vermieden.
Weiters ist ein biegsamesHohlrohr zur dielektrischen Übertragung von Ultrakurzwellen aus dicht aneinandergereihten Rohrstücken bekannt, die mit an ihren Enden vorgesehenen Ansätzen übereinanderbzw. ineinandergreifen, bei welchen der innere Ansatz dünner als der darüberliegende Teil des Rohrstük- kes (0, 4 mm bzw. 0, 2 mm) ist. Diese dünneren Teile sollen die Deformation des Querschnittes, welche zur Verschlechterung der elektrischen Eigenschaften führt (deutsche Patentschrift Nr. 908754) herabsetzen.
Bei dem erfindungsgemässen Hohlleiter findet keine Deformation statt.
Der erfindungsgemäss gegliederte biegsame Hochfrequenzhohlleiter, bestehend aus einer Anzahl von kurzen, geraden Metallröhrenelementen, die tandemartig durch Muffen und Flanschen verbunden sind, ist dadurch gekennzeichnet, dass zum Abbiegen des Hohlleiters auf einen bestimmten Mindestradius ohne Deformierung der genannten einzelnen Elemente am äusseren Teil und im mittleren Teil der Wandung der Elemente Spalten bzw. Hohlräume im geraden Zustand des Hohlleiters vorhanden sind, während der innere Teil der Wandung im geraden Zustand keine Spalte aufweist und die Elemente im Inneren einen kreisrunden Querschnitt besitzen.
Eine Ausführung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Innenwandung jedes der Elemente mit einer Anzahl von Querrillen versehen ist, welche in einheitlichen Abständen von nicht mehr als zirka 1/8 der kürzesten Betriebswellenlänge im genannten Leiter angeordnet sind, wenn die Wellen darin in der kreisförmigen HOl-Art verbreitet werden.
Bei solchen Hohlleitern ist nach der weiteren Ausbildung der Erfindung vorgesehen, dass die axiale Länge der Elemente ein ganzzahliges Vielfaches vom Abstand zwischen den genannten Querrillen ist.
Aus der folgenden allgemeinen Beschreibung an Hand der beiliegenden Zeichnung wird man die Erfindung besser verstehen :
Die Zeichnung zeigt einen vereinfachten Längsschnitt des Hohlleiters nach der vorliegenden Erfindung.
Die Figur zeigt einen vereinfachten Längsschnitt eines Teilstückes des gegliederten Hohlleiters, ge-
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eignet für die Verbreitung elektrischer Wellenenergie in der kreisrunden HOl-Art in einem Fernmelde- system, welches auf Trägerfrequenzen im Bereiche von z. B. 30000 MHz bis 70000 MHz arbeitet. Das ab- gebildete Teilstück enthält 4 kurze Metallröhrenelemente, die mit 1 bezeichnet sind. Sie sind so geformt und ineinander eingepasst, dass sie tandemartig durch Muffen verbunden werden, wie 2 stark übertrieben zeigt, um den Spielraum zwischen den verbindenden Flächen zu veranschaulichen.
Werden die Elemente so ineinander gepasst, dass das Ende eines jeden Flansches 3 mit dem vorderen Teil der Muffe ringsherum zusammenstösst 4, so bilden die Elemente gemeinsam eine selbsttragende feste Struktur, die sich linear längs der gemeinsamen Längsachse XX'der einzelnen Röhrenelemente erstreckt, wie erforderlich, wenn die Leitung in Gebrauch ist. Es ist jedoch genügend Spielraum in den Verbindungsstellen um ein Aufrollen der Leitung um eine Kabeltrommel od. dgl. zu ermöglichen, wobei die Krümmung durch eine rela- tive Bewegung zwischen den Elementen bewerkstelligt wird, ohne dass die einzelnen Elemente verbogen werden, welche ihre normale Lage wieder einnehmen, sobald die Leitung von der Trommel wiederum ab- gewickelt und gerade aufgelegt wird.
Um die eigentliche Leitung, welche von den Elementen 1 gebildet wird, zusammenzuhalten und zu schützen, muss sie mit einem gas-und wasserdichten Mantel nach eri folgtem Zusammenbau versehen werden. Natürlich muss diese Umhüllung genügend elastisch sein, um ein
Aufrollen des Kabels zu ermöglichen. Sie kann entweder aus Gummi oder aus Polyäthylen bestehen, wel- ches über die zusammengesetzten Elemente gezogen wird. Alternativ können letztere mit Papierisolation und anschliessend, nach bekannter Art, mit einem Bleimantel überzogen werden.
Wie bereits erwähnt, ist der in der Figur gezeigte Hohlleiter für die Übertragung von Wellen der
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HOl-Art bestimmt.für kreisförmige zwellen so auszubilden, dass die Oberfläche Querrillen aufweist. In der vorliegenden
Ausführung wird die Innenwandung eines jeden Elementes 1 mit einer Anzahl von Querrillen versehen, wie 5 in der Figur stark übertrieben zeigt. Um die Zeichnung zu vereinfachen, wurden bei jedem Ele- ment nur zwei solcher Vertiefungen dargestellt, aber in der Praxis sind weitaus mehr erforderlich und müssen diese einheitlich in Abständen von nicht mehr als zirka 1/8 einer Hohlleiterlänge bei der höchsten ge- wünschten Betriebsfrequenz angeordnet sein.
Sie müssen ferner in der Längsrichtung so angeordnet sein, dass eine Welle nicht auf eine Diskontinuität in der Anisotropie stösst, wenn sie die Verbindungsstelle zweier Elemente passiert. Die Notwendigkeit des Fehlens jeglicher Diskontinuität erfordert es, dass man den Abstand der Querrillen so anordnet, dass die axiale Länge eines Hohlleiterelementes, in der Figur mit L bezeichnet, ein ganzzahliges Vielfaches des Abstandes S zwischen zwei nebeneinander liegenden Querrillen ist. Die Querrillen können ganz seicht sein, von der Grössenordnung 0, 15 mm bis 0, 3 mm und die tiefsten und flachsten Stellen müssen in der Art eines Gewindeganges abgerundet sein.
Bei Verwendung von Röhrenelementen nach einem bevorzugten Beispiel der Erfindung ist der Mindestradius der möglichen Krümmung ohne Deformation 50cm, d. h. also, die Leitung kann über eine Kabeltrommel gerollt werden, deren Durchmesser mindestens l m beträgt. Dies auf Grund des Spielraumes in den Verbindungsstellen und ohne dass dadurch die einzelnen Elemente weder elastisch noch in anderer Weise einer Deformierung ausgesetzt werden, da die Eigenschaften der Leitung stark beeinträchtigt werden könnten, wenn dieselbe von der Trommel abgewickelt und gerade aufgelegt wird.
Bei diesem bevorzugten Beispiel der Erfindung beträgt der Innenradius 35 mm, der Aussenradius 38 mm, der Innenradius des Flansches 36, 56 mm, der Aussenradius der Muffe 36, 50 mm, der radiale Spielraum zwischen koaxial verbundenem Flansch und den Muffenoberflächen 0, 06 mm, die axiale Länge eines Teilstückes der Hohl- rohrleitung 24 mm, die Länge C der Muffe 6, 00 mm, die Länge des Flansches 5, 88 mm und der Spielraum in der Längsrichtung zwischen dem Flansch und den Muffenenden 0, 12 mm.
Zur Herstellung eines langen Hohlleiters gemäss der vorliegenden Erfindung ist eine grosse Anzahl von Röhrenelementen, wie in der Figur bei l gezeigt, erforderlich. So dürfte es z. B. bei einem LangstreckenFernmeldesystem erforderlich sein, pro Woche 4-5 km der Leitung herzustellen, was eine wöchentliche Produktion von zirka 200000 Elementen bedingt. Es wäre daher wünschenswert, diese Elemente in einem Schnellverfahren herzustellen, etwa auf einer automatischen Drehbank oder im Spritzgussverfahren. Keines dieser Verfahren eignet sich jedoch für die Verwendung von Kupfer, das wegen seiner hohen Leitfähigkeit aber ein bevorzugtes Metall für die Erzeugung dieser Elemente ist.
Bei den Frequenzen, die voraussichtlich in solchen Leitungen verwendet werden, ist jedoch der Skineffekt so intensiv, dass es genügt, wenn die'Grundmasse des Elementes aus einem beliebigen, für das gewählte automatische Produktionsverfahren geeigneten Metall hergestellt wird, auch wenn dessen Leitfähigkeit geringer ist als die desKup-
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fers, und wenn dann die innere Oberfläche des so hergestellten Elementes mit einer zirka 3 Mikron star- ken Schichte eines sehr leitfähigen Metalls wie Kupfer oder Silber, überzogen wird. Es versteht sich, dass man den Überzug nicht aufträgt, solange nicht die zur Erzielung der anisotropischen Oberflächenimpedanz erforderlichen Querrillen ausgebildet wurden.
Bei einem Produktionsverfahren mittels Drehbank kann die Grundmasse des Elementes jede geeignete
Legierung wie Messing, Duraluminium oder sogar Flussstahl sein.
Für die Produktion Im Spritzgussverfahren kann jede Legierung verwendet werden, die sich mit der er- forderlichen Genauigkeit giessen lässt, z. B. das Schriftmetall (Typenmetall).
PATENTANSPRÜCHE : l. Gegliederter biegsamer Hochfrequenzhohlleiter, bestehend aus einer Anzahl von kurzen, geraden Metallröhrenelementen, die tandemartig durch Muffen und Flansche verbunden sind, dadurch gekenn- zeichnet, dass zum Abbiegen des Hohlleiters auf einen bestimmten Mindestradius ohne Deformierung der genannten einzelnen Elemente am äusseren Teil und im mittleren Teil der Wandung der Elemente (l)
Spalten bzw. Hohlräume (2) im geraden Zustand des Hohlleiters vorhanden sind, während der innere Teil der Wandung im geraden Zustand keine Spalte aufweist und die Elemente im Inneren einen kreisrunden Querschnitt besitzen.