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Die
vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Koaxialleiter für Füllstandmessgeräte. Insbesondere
betrifft die vorliegende Erfindung ein Abstandshalterelement für einen
Abstandshalter für
einen Koaxialleiter für
ein Füllstandmessgerät, einen
Abstandshalter für
einen Koaxialleiter für
ein Füllstandmessgerät, einen
Koaxialleiter für
ein Füllstandmessgerät und ein
Verfahren zum Aufbauen eines Koaxialleiters für ein Füllstandmessgerät.
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In
Messgeräten,
beispielsweise zur Füllstandmessung,
werden zur Führung
von hochfrequenten elektromagnetischen Wellen oft Koaxialleitungen
verwendet. Dabei handelt es sich um Leitungen, die einen Außenleiter
und einen Innenleiter aufweisen, wobei zur störungsfreien und dämpfungsarmen
Führung
der elektromagnetischen Wellen der Innenleiter über seine gesamte Länge möglichst
genau zentriert zum Außenleiter
geführt
wird.
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Insbesondere
bei Messgeräten
zur Füllstandmessung,
beispielsweise nach dem Time Domain Reflexionsverfahren soll gewährleistet
sein, dass das Koaxialleiterinnere frei bleibt. Dies wird heute
meist dadurch erreicht, dass der Raum zwischen dem Innenleiter und
dem Außenleiter
in Abständen
entlang des Innenleiters mit einem Abstandhalter versehen ist. Dazu
kann der Innenleiter mit einem Abstandshalter beabstandet werden,
der mit einem Sicherungsring gesichert ist.
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Außerdem kann
ein Abstandhalter auf einen Innenleiter aufgeschoben und mittels
elastischer Klemmung fixiert sein.
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Aus
der Druckschrift
US 6,588,272 ist
ein Innenleiter bekannt, der mittels eines Abstandhalters zentriert
wird.
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Allerdings
kann die Klemmwirkung infolge von Alterung, infolge von Temperaturzyklen
und/oder Schädigung
des Halterungsmaterials infolge aggressiven Füllgutes verloren gehen. Daher
besteht die Gefahr, dass sich der Abstandhalter verschiebt.
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Da
ein Koaxialleiter zur Messung eines Füllstandes in einem Behälter angeordnet
ist, können
Vibrationen, die im Behälter
beispielsweise infolge von Rütteleinrichtungen
oder Rührwerken
entstehen, zur Materialermüdung
an der Einführungsstelle
und zum Bruch des Innenstabs führen.
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Außerdem umfasst
die Fertigung eines Koaxialleiters, in dem ein Abstandshalter vorgesehen
ist, der an dem Innenleiter fest angebracht ist, eine Mehrzahl aufwändiger und
kostenintensiver Fertigungsschritte, insbesondere bei Verwendung
von Sicherungsfederringen.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen leicht montierbaren
Abstandshalter für einen
Koaxialleiter zu schaffen.
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Demgemäß wird ein
Abstandshalterelement für
einen Abstandshalter für
einen Koaxialinnenleiter für
ein Füllstandmessgerät, ein Abstandshalter
für einen
Koaxialinnenleiter für
ein Füllstandmessgerät, ein Koaxialleiter
und ein Verfahren zum Aufbau eines Koaxialleiters mittels eines
Abstandshalterelements angegeben.
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Gemäß einem
exemplarischen Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird ein Abstandshalterelement für einen
Abstandshalter für
einen Koaxialinnenleiter für
ein Füllstandmessgerät geschaffen.
Das Abstandshalterelement weist eine Platte mit einer im Wesentlichen
kreisförmigen
Außenkontur
und einem U-förmigen
Einschnitt auf. Die kreisförmige
Außenkontur
weist einen Außenradius auf
und der U-förmige
Einschnitt weist einen halbkreisförmigen Bereich auf, der durch
einen Innenradius beschrieben wird.
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Die
Platte stellt den Grundkörper
des Abstandshalterelements dar und weist einen Flächenbereich
auf, wobei die Außenkontur
und der U-förmige
Einschnitt derart eingerichtet sind, dass beim Anordnen von zumindest
zwei Abstandshalterelementen aufeinander die kreisförmigen Außenkonturen
im Wesentlichen in Deckung liegen. Dabei sind die Abstandshalterelemente
derart eingerichtet, dass sie einen Abstandshalter mit einer kreisförmigen Außenkontur
bilden, wobei keine Teile des Abstandshalters über einen vorgebbaren Radius
herausragen.
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Außerdem liegen
die Plattenflächen
bei der Bildung des Abstandshalters derart aufeinander, dass ein
Flächenbereich
der einen Platte an dem Flächenbereich
der anderen Platte anliegt. Durch das Übereinanderanordnen der U-förmigen Einschnitte wird
in der Mitte einer gedachten Projektion auf eine Ebene, die parallel
zu den Plattenflächen
der Abstandshalterelemente liegt, eine kreisförmige Öffnung im Abstandshalter gebildet.
Die kreisförmige Öffnung weist
den Innenradius des halbkreisförmigen Bereichs
auf und bildet mit der Außenkontur
einen konzentrischen Kreis.
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Durch
diese Ausgestaltung der Abstandshalterelemente, die sich beim Aufeinanderlegen
einer Mehrzahl von Abstandshalterelementen zu einem Abstandshalter
mit einer kreisförmigen
Außenkontur ergänzen, kann
ermöglicht
werden, dass sich ein Abstandshalter durch seitliches Aufschieben
der Mehrzahl von Abstandshalterelementen auf einen Innenleiter einer
Koaxialleitung zu einem kreisförmigen
Abstandshalter ergänzt.
Ein derart zusammengesetzter Abstandhalter mag in einer Nut eines
Innenleiters anordenbar sein, so dass eine Verschiebung des Abstandshalters
entlang einer Längsachse
des Innenleiters verhindert werden kann.
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Dabei
mag der sich bildende Abstandshalter nicht vollständig mit
Material des Abstandshalters gefüllt
sein. Es können
zur Leitung von Flüssigkeit Öffnungen
vorhanden sein.
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Die
einzelnen Abstandshalterelemente mögen sich funktionell derart
ergänzen,
dass sie einen Innenleiter im Inneren eines Außenleiters abstützen. Sie
mögen den
Innenleiter derart gegen den Außenleiter
abstützen,
dass der Innenleiter bei der Anordnung mehrerer Abstandshalter entlang
eines in Längsrichtung
des Innenleiters ausgedehnten Koaxialleiters konzentrisch gehalten
wird. Der Koaxialleiter wird aus Außenleiter, Innenleiter und
Abstandshalter gebildet.
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In
einem eingebauten Zustand mag der Außenleiter eine Kraft auf die
Abstandshalterelemente in Richtung des Innenleiters ausüben, so
dass der Abstandshalter zusammengehalten wird. Dabei mögen die
Abstandshalterelemente den Innenleiter in allen Richtungen derart
abstützen,
dass im eingebauten Zustand eine radiale Bewegung des Innenleiters
unterbunden wird.
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Der
Außenleiter
kann beispielsweise ein Rohr aus leitfähigem Material oder mit einer
leitfähigen
Innenbeschichtung sein. Der Innenleiter mag ein Stab aus leitfähigem Material
oder mit einer leitfähigen
Beschichtung sein. Außerdem
mag der Innenleiter ebenfalls rohrförmig sein. Der Abstandshalter mag
trotz seiner nicht massiven Bauweise den Stab im Inneren des Außenleiters
in alle Richtungen abstützen.
Dazu können
sich die Abstandshalterelemente entsprechend ergänzen.
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Mittels
der U-förmigen
Einschnitte kann ein einzelnes Abstandshalterelement durch seitliches Aufschieben
auf den Innenleiter angebracht werden. Dadurch mag die Montage der
Koaxialleitung vereinfacht und beschleunigt werden.
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Ferner
können
Teile, insbesondere die Abstandshalterelemente, nach dem Einschieben
in das Rohr nicht verloren gehen, da sie einerseits mittels des
Außenleiters
zusammengehalten werden und andererseits mittels einer Nut im Innenleiter
am Verschieben in axialer Richtung gehindert werden mögen.
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Außerdem kann
der Werkstoff der umliegenden Teile frei gewählt werden. In anderen Worten
bedeutet das, dass bei der Wahl des Materials des Außen- und
des Innenleiters nicht auf das Material eines zusätzlich benötigten Sicherungsrings
oder anderen Befestigunsmittel Rücksicht
genommen werden muss, um beispielsweise eine Korrosion zu vermeiden.
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Da
mittels des Aufschiebens der Abstandshalterelemente auf dem Innenleiter
vermieden werden mag, dass die Abstandshalterelemente zur Realisierung
einer Clip-, Snap-in- oder Schnappfunktion aus einem elastischen
Kunststoff gefertigt sein müssen,
mögen die
Abstandshalterelemente aus einem anderen nicht leitenden Werkstoff
als Kunststoff herstellbar sein. Durch eine Anpassung der geometrischen
Ausmaße
der Abstandshalterelemente können
verschiedene Koaxialleitergeometrien eingesetzt werden. So können beispielsweise
auch Koaxialleiter unterschiedlicher Hersteller der Außenleiter
und Innenleiter zu einer Koaxialleitung zusammengesetzt werden.
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Die
Abstandshalterelemente mögen
durch Fräsen
oder Pressen herstellbar sein.
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Gemäß einem
anderen Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung wird ein Abstandshalter für einen Koaxialinnenleiter
für ein
Messgerät
geschaffen. Dieser Abstandshalter wird aus einer Mehrzahl von Abstandshalterelementen
zusammengesetzt. Es werden dazu zumindest zwei Abstandshalterelemente
derart angeordnet, dass die kreisförmigen Außendurchmesser im Wesentlichen
in Deckung liegen. Somit können
die Abstandshalterelemente zumindest teilweise an dem kreisförmigen Innendurchmesser
oder Innenmantelfläche
eines zylinderförmigen
Rohres anliegen.
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Beim
Zusammensetzen der Abstandshalter kommt jeweils ein Flächenbereich
einer Platte an dem Flächenbereich
der anderen Platte zu liegen. Die Mehrzahl Abstandshalterelemente
ergänzen
sich dabei derart zu einem einzelnen Abstandshalter, dass der Abstandshalter
eine kreisförmige
Außenkontur
aufweist. Außerdem
weist der Abstandshalter in der Mitte eine kreisförmige Öffnung auf,
die konzentrisch zu der kreisförmigen
Außenkontur
liegt.
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Es
mag somit vermieden werden, dass ein Abstandshalter mittels Sicherungsringen
oder anderer zusätzlicher
Halteteilen auf dem Innenleiter einer Koaxialleitung fest angeordnet
sein muss.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Koaxialleiter
für ein
Messgerät
angegeben, welcher einen Abstandshalter, der aus einer Mehrzahl
von Abstandshalterelementen zusammengesetzt ist, einen Außenleiter
und einen Innenleiter aufweist. Der Innenleiter wird mittels des Abstandshalters
im Inneren des Außenleiters
gehalten. Dabei ergänzen
sich die kreisförmigen
Außenkonturen
der Abstandshalterelemente derart, dass der Innenleiter anschaulich
wie die Nabe eines Rades mittels Speichen im Inneren des Außenleiters
gehalten wird. Die einzelnen Außenkonturen
mögen dabei
eine Bewegungsrichtung in einer zweidimensionalen Ebene senkrecht
zu dem Innenleiter, also in radialer Richtung, verhindern, wohingegen
eine axiale Bewegung des Innenleiters samt Abstandshalter möglich ist.
Dadurch kann beispielsweise der Aufbau der Anordnung vereinfacht
werden und der Innenleiter kann mit dem Abstandshalter einfach in
den Außenleiter
eingeführt
werden.
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Gemäß einem
noch anderen Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Aufbau eines Koaxialleiters
mittels eines Abstandshalterelements geschaffen. Das Verfahren weist
verschiedene Schritte auf. Zunächst
wird ein erstes Abstandshalterelement an einen Innenleiter und insbesondere
in einer Nut des Innenleiters angebracht. Danach wird ein oder eine
Mehrzahl von weiteren Abstandshalterelementen an den Innenleiter und
insbesondere in der Nut des Innenleiters derart angebracht, dass
die Außenkonturen
der Abstandshalterelemente in Deckung liegen.
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Dabei
bedeutet, dass die Abstandshalterelemente in Deckung liegen auch,
dass sich die Mehrzahl der Abstandshalterelemente derart ergänzen, dass
ein Abstandshalterelement, das den Innenleiter in alle Raumrichtungen
abstützt,
entsteht. Der Innenleiter wird dabei in den halbkreisförmigen Bereichen der
U-förmigen
Einschnitte der Abstandshalterelemente eingeschlossen und fixiert.
Nachdem der Abstandshalter zusammengesetzt ist, wird der Innenleiter
mit dem Abstandselement in den Außenleiter eingeführt, so
dass der Außenleiter
ein Auseinanderfallen der Abstandshalterelemente in radialer Richtung verhindert.
Die Nut an dem Innenleiter mag dabei eine axiale Verschiebung der
Abstandshalterelemente entlang des Innenleiters unterbinden.
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Im
Folgenden wird die Erfindung in Bezug auf die Abstandshalterelemente
beschrieben. Diese Ausgestaltungen gelten entsprechend für den Abstandshalter,
den Koaxialleiter für
ein Füllstandmessgerät und das
Verfahren.
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Gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird ein Abstandshalterelement bereitgestellt,
dessen Platte eine Dicke aufweist, wobei die Dicke nicht größer als
der Außenradius
ist. Somit mag ein schmales Abstandshalterelement geschaffen werden.
Ein schmales Abstandshalterelement mag die Ausdehnung von Grenzflächen und
somit die Entstehung von Messfehlern verringern. Eine Grenzfläche mag
an einer Unstetigkeitsstelle, wie beispielsweise bei einem in den
Hohlleiter eingebrachten Abstandshalterelement, entstehen. Eine Grenzfläche mag
zu einer Änderung
des Wellenwiderstands führen,
wodurch Reflexionen entstehen können,
welche eine Messung beeinträchtigen
können.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung weist die Platte eines Abstandshalterelements
eine weitere Öffnung
auf.
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Im
Gegensatz zu einem voll gefüllten
Abstandshalterelement mag der Fluss einer Flüssigkeit zwischen dem Innenleiter
und dem Außenleiter
der Koaxialleitung insbesondere bei einer vollständigen Überdeckung der einzelnen Abstandshalterelemente zugelassen
werden.
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Gemäß noch einem
anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird ein Abstandshalterelement geschaffen,
bei dem die weitere Öffnung
derart angeordnet ist, dass bei der Anordnung einer Mehrzahl von
Abstandshalterelementen aneinander die weitere Öffnung einen Durchlass für die zu
messende Flüssigkeit
bildet.
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Zur
Ermittlung eines Füllstandes
beispielsweise mag es nötig
sein, dass sich die Flüssigkeit
innerhalb der Koaxialleitung gleichmäßig verteilen kann. Dadurch
mag eine präzise
Messung des Füllstandes
der Flüssigkeit
gefördert
werden.
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Gemäß noch einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Öffnung in
einem Randbereich des Abstandshalterelements angeordnet.
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Es
mag durch die geschickte Anordnung mehrerer Abstandshalterelemente
möglich
sein den Innenleiter zu zentrieren, ohne dass ein vollständig mit
Material gefüllter
Abstandshalter zur Unterbindung der Bewegung des Innenleiters in
dem Außenleiter
in radialer Richtung vonnöten
ist. Durch eine speichenförmige
Anordnung mag die Bewegung des Innenleiters in die zwei möglichen
Richtungen einer durch das Abstandselement in radialer Richtung senkrecht
zum Innenleiter angeordneten Ebene unterbunden werden, obwohl Lücken in
dem Abstandshalter vorhanden sein mögen. Befinden sich die Öffnungen
oder Lücken
in einem Randbereich des Abstandshalters, kann durch diese Öffnungen
eine Flüssigkeit,
die von einer Öffnung
im Außenleiter
in das Innere des Koaxialleiters eindringt, in axialer Richtung
der Koaxialleitung vordringen.
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Gemäß noch einem
weiteren Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung weist das Abstandshalterelement eine
Verdrehsicherung auf. Dabei ist die Verdrehsicherung derart an dem
kreisförmigen
Bereich des U-förmigen
Einschnitts angeordnet, dass die Verdrehsicherung beim Anordnen
der beiden Platten aufeinander derart in den U-förmigen Einschnitt der jeweils
anderen Platte in Eingriff geht, dass eine Rotationsbewegung einer
Mehrzahl von Platten gegeneinander im Wesentlichen unterbunden wird.
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Durch
das Anliegen des kreisförmigen
Abschnittes des U-förmigen
Einschnitts an dem Innenleiter mag eine Rotationsbewegung des Abstandshalterelements
um den Innenleiter möglich
sein. Da sich die Abstandshalterelemente derart zu einem Abstandshalter
ergänzen,
dass im Wesentlichen die Bewegung in den radialen Hauptrichtungen
unterbunden wird, mag es auf die Lage der Abstandshalterelemente
zueinander ankommen. Daher mag es eine Verdrehsicherung der Abstandshalterelemente
vermeiden, dass eine Rotationsbewegung der Mehrzahl von Abstandshalterelementen
gegeneinander um den Innenleiter zugelassen wird.
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Gemäß einem
noch anderen Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung mag die Platte und insbesondere das Abstandshalterelement
spiegelsymmetrisch aufgebaut sein.
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Die
spiegelsymmetrische Aufbauweise zu einer Spiegelachse mag es ermöglichen,
dass bei einer Drehung um die Spiegelachse um 180° und eine entsprechende
Rotation um 180° um
eine Achse die senkrecht durch den Mittelpunkt der Platte verläuft, ein
Abstandshalterelement entsteht, das von einer anderen Seite auf
den Innenleiter aufgesteckt werden kann, als das nicht um die Achsen
gedrehte Abstandshalterelement. Die beiden Abstandshalter ergänzen sich
dabei und können
ineinander greifen.
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Gemäß noch einem
weiteren Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist die Platte und insbesondere das Abstandshalterelement
aus einem Material mit einer Permittivitätszahl εr in
einem Bereich von 1,5 bis 80 gefertigt, wobei die Bereichsgrenzen
eingeschlossen sein sollen. Die Permittivität ε eines Materials ist die Multiplikation
der elektrischen Feldkonstanten ε0 mit der Permittivitätszahl εr. Insbesondere
mag der Bereich der Permittivitätszahl εr von 1,5
bis 50 reichen.
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Die
Ausbreitung einer elektromagnetischen Welle in einer Koaxialleitung
mag bei der Verwendung eines Materials mit einer niedrigen Permittivitätszahl εr ungestörter verlaufen.
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Ein
solches Material mit einer niedrigen Permittivitätszahl εr mag
beispielsweise Aluminiumoxyd-Keramik oder Steatit sein. Keramik
kann bei hohen Temperaturen eingesetzt werden, bei denen der Einsatz
eines elastischen Kunststoffmaterials nicht mehr möglich ist.
Ein aus Keramik gefertigtes Abstandshalterelement mag somit für Temperaturanwendungen
geeignet sein, bei denen ein elastischer Kunststoffhalter nicht
funktioniert.
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So
kann ein Abstandshalterelement aus einer Keramik, wie beispielsweise
einer Aluminiumoxidkeramik, in einem Temperaturbereich zwischen minus
273° Celsius
bis 1000° Celsius
eingesetzt werden. Ein weiterer möglicher Einsatzbereich mag
von 400° Celsius
bis 1200° Celsius
reichen.
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Keramische
Bauteile mögen
noch nach dem Sintervorgang, vor dem Brennen durch Fräsen, Bohren
oder Pressen bearbeitet werden, wodurch die U-förmige Form des Einschnitts
vorteilhaft sein mag. Keramiken mögen außerdem eine hohe chemische Beständigkeit
aufweisen, wobei insbesondere hochreine Aluminiumoxid-Keramik den
Einsatz der Koaxialleitung in Verbindung mit chemisch aggressiven Materialien
ermöglicht.
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Gemäß noch einem
anderen Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird ein Abstandshalterelement geschaffen,
wobei die kreisförmige
Außenkontur
mittels vier Kreissegmenten gebildet wird. Diese Kreissegmente mögen kleeblattförmig angeordnet
sein.
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Mittels
der Kreissegmente mag sich eine Abstützung in alle radialen Raumrichtungen
erreichen lassen, wenn diese in einem konstanten Winkel angeordnet
sind. Somit mag ebenfalls Materialeinsparung ermöglicht werden, ohne eine Verschiebung
des Innenleiters in radialer Richtung zuzulassen.
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Gemäß einem
weiteren exemplarischen Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird ein Abstandshalterelement angegeben,
wobei der halbkreisförmige
Bereich des U-förmigen
Einschnittes dem Außenradius
eines Innenleiters entspricht. Durch eine Aufrauung oder Haftbeschichtung
der Innenflächen,
die mit dem Innenleiter in Kontakt treten, oder des Innenleiters
an den entsprechenden Stellen, kann über einen entsprechenden Anpressdruck auf
den Innenleiter ein Verschieben des Abstandshalterelementes entlang
des Innenleiter vermieden werden.
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Durch
die Anpassung des halbkreisförmigen Bereichs
an den Innenradius eines Innenleiters, insbesondere einer Nut des
Innenleiters, mag der Innenleiter von dem Außenleiter mittels des Abstandshalterelements
beabstandbar sein.
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Im
Folgenden wird die Erfindung in Bezug auf den Koaxialleiter beschrieben.
Diese Beschreibung gilt entsprechend für das Abstandshalterelement,
den Abstandshalter und das Verfahren zum Aufbau eines Koaxialleiters
mittels eines Abstandshalterelements.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung ist der Außenleiter rohrförmig.
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Der
rohrförmige
Außenleiter
mag das Zusammenhalten der Abstandshalterelemente in radialer Richtung
ermöglichen.
Dazu verhindert der rohrförmige
Außenleiter
die Ausbreitung der Abstandshalterelemente in radialer Richtung.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung ist der Innenleiter ein Stab.
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Ein
Stab als Innenleiter mag einen kompakten Aufbau einer Koaxialleitung
ermöglichen.
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Gemäß noch einem
anderen Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung sind die Abstandshalterelemente mittels
des Außenleiters
gegen eine radiale Verschiebung gesichert.
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Dadurch,
dass der Außenleiter
die Abstandshalterelemente zusammenhält, mag nicht nur der Innenleiter
zentrisch in dem Außenleiter
gehalten werden, sondern der Abstandshalter wird derart zusammengehalten,
dass ein Auseinanderfallen der Abstandshalterelemente verhindert
werden kann.
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Gemäß noch einem
anderen Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung weist der Innenleiter eine Nut auf.
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Die
Länge der
Nut mag beispielsweise ein Vielfaches der Dicke eines Abstandshalterelements sein.
Dadurch kann verhindert werden, dass eine Verschiebung des Abstandshalters,
der sich aus mehreren Abstandshalterelementen zusammensetzt, in
axialer Richtung verhindert wird.
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Beispielsweise
mag die Länge
der Nut der Dicke eines Abstandshalters oder der doppelten Dicke
eines Abstandshalterelements entsprechen, wenn der Abstandshalter
aus zwei Abstandshalterelementen zusammengesetzt ist. Wenn die Nut
eine Länge
von der Dicke eines Abstandshalters aufweist, liegen die aneinander
liegenden Abstandshalterelemente an einer Kante der Nut an und mögen so gegen
eine axiale Verschiebung auf dem Innenleiter gesichert sein.
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Mittels
der Nut kann auch die Einbaulage der Abstandshalter und insbesondere
der Abstandshalterelemente in Längsrichtung
der Koaxialleitung definiert werden. Mittels der Nut lässt sich
auch ein Verschieben des Abstandshalters entlang der axialen Richtung
der Koaxialleiters beim Einschieben des Innenleiters in den Außenleiter
unterbinden.
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Auch
mag der gebildete Koaxialleiter mittels der Nut gegen Vibrationen
gesichert sein. Dadurch mögen
zum Zusammenbau der Koaxialleiter keine weiteren Elemente, wie Sicherungsringe
oder Federringe, vonnöten
sein.
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Zusätzlich mag
mittels der Nut das Abkippen der Abstandshalterelemente aus der
Ebene senkrecht zur Axialrichtung des Innenleiters verhindert werden.
Außerdem
mag verhindert werden, dass die Abstandshalterelemente nach dem
Einschieben in das Rohr verloren gehen.
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Gemäß noch einem
weiteren Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung weist der Außenleiter eine Öffnung auf.
Mittels der Öffnung,
insbesondere einer Vielzahl von Öffnungen,
ist es möglich, dass
eine zu messende Flüssigkeit
in das Innere des Koaxialleiters eindringt und sich im Inneren gleichmäßig verteilt.
Somit mag sichergestellt sein, dass die Füllstandshöhe im Inneren der Koaxialleitung
der Füllstandshöhe im Äußeren, beispielsweise
in einem Behälter,
entspricht. Dadurch mag die Genauigkeit der Messung erhöht werden.
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Gemäß noch einem
weiteren Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist die Öffnung im Außenleiter
derart angeordnet, dass sie nicht von einem Abstandshalter abgedeckt
wird. Durch die relative Lage der Nut im Innenleiter zu der Öffnung im
Außenleiter
bezogen auf einen gemeinsamen Bezugspunkt, kann der Einbauort des
Abstandselements im Zusammenspiel mit den Abstandshalterelementen derart
festgelegt werden, dass die Abstandshalterelemente nicht vor der Öffnung zu
liegen kommen.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung wird ein Füllstandmessgerät mit einem
Abstandshalterelement oder mit einem Abstandshalter oder mit einer
Koaxialleitung mit einem Abstandshalter angegeben, wobei das Füllstandmessgerät ausgewählt ist
aus der Gruppe der Füllstandmessgeräte, umfassend
ein nach dem TDR Verfahren (Time Domain Reflektometrie) arbeitendes Füllstandmessgerät, ein Messgerät zur Trennschichterfassung,
ein kapazitiv arbeitendes Füllstandmessgerät und ein
Grenzstandserfassungsmessgerät, welches
nach dem TDR-Verfahren oder kapazitiv arbeitet. Zur Trennschichterfassung
mag der Koaxialleiter an einem Schwimmer angeordnet sein. Der Schwimmer
mag auf der Flüssigkeitsschicht
schwimmen, deren Dicke bestimmt werden soll. Dadurch mag die Eintauchtiefe
des Koaxialleiters in die zu bestimmende Flüssigkeit in Abhängigkeit
von dem Flüssigkeitsstand
variiert werden. Eine Trennschichterfassung mag beispielsweise durchgeführt werden, um
den Flüssigkeitsstand
von Öl
auf Wasser zu bestimmen.
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Im
Folgenden werden vorteilhafte Ausführungsbeispiele der vorliegenden
Erfindung mit Verweis auf die Figuren beschrieben:
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1 zeigt
eine schematische dreidimensionale Darstellung eines Abstandshalterelements
gemäß einem
exemplarischen Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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2 zeigt
eine Unteransicht auf ein Abstandshalterelement gemäß einem
exemplarischen Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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3 zeigt
eine Seitenansicht auf ein Abstandshalterelement gemäß einem
exemplarischen Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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4 zeigt
eine weitere Seitenansicht auf ein Abstandshalterelement gemäß einem
exemplarischen Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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5 zeigt
eine Draufsicht auf ein Abstandshalterelement gemäß einem
exemplarischen Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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6 zeigt
eine Draufsicht auf einen Querschnitt eines Koaxialleiters gemäß einem
exemplarischen Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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7 zeigt
einen Längsschnitt
A-A durch einen Abschnitt eines Koaxialleiters gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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8 zeigt
einen Innenleiter mit einem angebrachten Abstandshalter gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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9 zeigt
einen Innenleiter mit zwei Abstandshalterelementen gemäß einem
exemplarischen Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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10 zeigt
einen Außenleiter
eines Koaxialleiters gemäß einem
exemplarischen Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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11 zeigt
den Längsschnitt
durch einen Abschnitt eines Koaxialleiters mit einem Abstandshalter,
der mittels zweier Sicherungsringe gesichert ist.
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12 zeigt
ein Verfahren zum Aufbau eines Koaxialleiters gemäß einem
exemplarischen Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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Die
Darstellungen in den Figuren sind schematisch und nicht maßstäblich. In
der folgenden Beschreibung der 1 bis 12 werden
die gleichen Bezugsziffern für
gleiche oder sich entsprechende Elemente verwendet.
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1 zeigt
eine schematische dreidimensionale Darstellung eines Abstandshalterelements 100 gemäß einem
exemplarischen Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung. Das Abstandshalterelement 100 zeigt
den U-förmigen
Einschnitt 101, die kreisförmige Platte 102 mit
einer kreisförmigen
Außenkontur.
Die kreisförmige
Platte 102 weist eine Dicke 103 auf. Außerdem weist
die kreisförmige
Platte 102 einen Flächenbereich 104 auf.
Die kreisförmige Außenkontur
der kreisförmigen
Platte 102 wird durch die Öffnungen 105, 107 und
den U-förmigen Einschnitt 101 unterbrochen.
An dem halbkreisförmigen Bereich
des U-förmigen
Einschnitts 101 ist die Verdrehsicherung 106 angeordnet.
Die Verdrehsicherung 106 ist auf der Plattenfläche 104 angeordnet und
folgt dem Verlauf des halbkreisförmigen
Bereichs des U-förmigen
Einschnitts 101. Dabei kann das Abstandshalterelement 100 mit
der Verdrehsicherung 106 einstückig hergestellt sein.
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Die 2 zeigt
eine Unteransicht des Abstandshalterelements 100 aus 1 gemäß einem exemplarischen
Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung. In 2 sind die
Stütz-Elemente 202 zu
sehen, deren Randbereiche die Außenkontur des Abstandshalterelements 100 bilden
und die der Abstützung
des Abstandshalterelements 100 an dem Innenmantel des Außenleiters
eines Koaxialleiters dienen. Diese Stütz-Elemente 202 sind
speichenförmig
angeordnet. Der äußere Rand
eines Stütz-Elements 202 weist
eine konstante Entfernung zu dem Mittelpunkt 201 auf, die
dem Radius des Abstandshalterelements 100 entspricht. Daher
beschreiben die Außenkonturen,
bezogen auf den Mittelpunkt 201, einen Kreis mit einem
Außenradius.
Dieser Außenradius
entspricht dem Innenradius des Außenleiters einer Koaxialleitung,
welche in 2 jedoch nicht dargestellt ist.
Mit der Außenkontur
kann sich das Abstandshalterelement an der Innenmantelfläche des
Außenleiters
des Koaxialleiters abstützen.
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Das
Abstandshalterelement 100 weist zwei Öffnungen 107, die
spiegelsymmetrisch zu der Achse 208 liegen, und außerdem die Öffnung 105 auf,
die bezüglich
der Achse 208 spiegelsymmetrisch ist. Die Form der Öffnungen 105 folgt
an ihrer seitlichen Begrenzung in radialer Richtung dem Verlauf
der Schenkel eines Winkels 203 von 50 Grad. Die Schenkel
erstrecken sich von dem Mittelpunkt 201 strahlenförmig nach
außen.
Die Öffnung 105 wird
in der Richtung der U-förmigen
Einschnittes 101 durch ein Kreisringsegment mit einer Innenkontur
begrenzt, das einen Außenradius 204 von
6 mm aufweist.
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Die
Radien 205 an dem Übergang
von der Öffnung 105, 107 zu
den Außenkonturen
der Stütz-Elemente 202 weisen
einen Radius von 0,5 mm auf. Der Radius 206 beim Übergang
der Innenkontur zu den radial nach außen verlaufenden Schenkeln
weist einen Radius von 1 mm auf.
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Die
Breite 207 der Öffnung
des U-förmigen Einschnittes 101 weist
eine Breite 207 von 6,9 mm auf.
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Das
Abstandshalterelement 101 ist bezüglich der Achse 208 achsensymmetrisch.
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Parallel
zur Symmetrieachse 208 verlaufen die seitlichen Innenkonturen 209 der Öffnungen 107. Der
Abstand 210 der beiden Innenkonturen 209 zueinander
beträgt
12 mm.
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3 zeigt
eine Seitenansicht eines Abstandshalterelement 100 gemäß einem
exemplarischen Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. In 3 ist die
Dicke 103 des Abstandshalterelements zu sehen. Diese Dicke
beträgt
3,25 mm. Auf der Plattenfläche 104 der
Platte 102 ist die Verdrehsicherung 106 angeordnet.
Die Verdrehsicherung reicht bis zu der Innenkontur der Öffnung 105, die
in der Seitenansicht der 3 durch das speichenförmig angeordnete
Stütz-Element 202 verdeckt ist.
Dadurch erscheint die Verdrehsicherung 106 in Richtung
des U-förmigen
Einschnittes 101 versetzt. Die Kontur der Verdrehsicherung 106 folgt
dem Verlauf des kreisförmigen
Abschnittes des U-förmigen Einschnittes 101.
Die Verdrehsicherung 106 ist derart angeordnet, dass sie
mit dem U-förmigen Einschnitt 101 eines
weiteren Abstandselements 101 jeweils in Eingriff gehen
kann.
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4 zeigt
eine weitere Seitenansicht eines Abstandshalterelement 100 mit
Blick auf die Öffnung 105 gemäß einem
exemplarischen Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. In dieser Ansicht sind als linke und
rechte Begrenzung der Öffnung 105 die
speichenförmigen
Außenkonturen 202 zu
sehen. Ebenfalls zu sehen ist die Verdrehsicherung 106,
die an dem Abstandshalterelement 100 angeordnet ist. Die
Gesamtdicke des Abstandshalterelements 100 setzt sich aus
der Plattendicke und der dicke der Verdrehsicherung zusammen und
beträgt
6,5 mm.
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5 zeigt
eine Draufsicht auf ein Abstandshalterelement 100 gemäß einem
exemplarischen Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. In der 5 ist die
Anordnung der Verdrehsicherung 106 zwischen der Öffnung 105 und
dem U-förmigen Einschnitt 101 zu
sehen. Auch die Verdrehsicherung 106 ist, bezogen auf die
Symmetrieachse 208, achsensymmetrisch an dem Abstandshalterelement
angeordnet.
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Die
Seiten 500 der Verdrehsicherung 106 verlaufen
parallel zur Symmetrieachse 208 und der Abstand der beiden
Seiten 500 entspricht der Breite 207 des U-förmigen Einschnittes 101,
so dass beim Aufeinanderliegen der Flächenbereiche 104 zweier Platten 102 die
Verdrehsicherungen 106 jeweils in den U-förmigen Einschnitt 101 des
anderen Abstandshalterelements in Eingriff gehen.
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Der
Durchmesser 501 der Außenkonturen beträgt 17,8
mm. Der dazugehörige
Radius entspricht dem Innenradius des Außenleiters eines Koaxialleiters,
welcher in 5 nicht gezeigt ist. Der Radius 502 der
dem U-förmigen
Bereich abgewandten Seite der Verdrehsicherung 106 weist
einen Wert von 0,5 mm auf. Der Radius 503 des Übergangs
der parallelen Seiten 500 zu der Innenkontur der Verdrehsicherung 106 weist
einen Wert von 0,5 mm auf. Die vier Stütz-Elemente 202 bilden
den Durchmesser 501 und stützen das Abstandshalterelement 100 gegen
die Mantelinnenfläche
des Koaxialleiters ab.
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6 zeigt
den Querschnitt eines Koaxialleiters gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Der Innenleiter 601 des Koaxialleiters
ist konzentrisch innerhalb des Außenleiters 600 oder
Rohrs 600 angeordnet. Mittels der Stütz-Elemente 202 wird der Innenleiter 601 gegen
die Innenmantelfläche
des Rohres 600 abgestützt,
da die Außenkontur
der Stütz-Elemente 202 an
der Innenmantelfläche
des Außenleiters 600 zu liegen
kommt.
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Der
Innenleiter 601 befindet sich in dem U-förmigen Einschnitt 606 des
Abstandshalterelements 602. Die Öffnungen 607 des Abstandshalterelements 602 ermöglichen
es, dass Materialien, wie Flüssigkeiten
oder Schüttgut,
im Inneren der Koaxialleitung 603 verteilt werden können. Außerdem ist
die Verdrehsicherung 604 des unter dem Abstandshalterelements 602 befindlichen
Abstandshalterelements 605 zu sehen. Die Stütz-Elemente
des Abstandshalterelements 605 sind nicht zu sehen, da
sie mit den Stütz-Elementen 202 in
Deckung liegen. Das Abstandshalterelement 602 würde wegen
der U-förmigen Öffnung 606 eine
Bewegung des Innenleiters 601 aus der U-förmigen Öffnung 606 heraus
ermöglichen.
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Diese
Bewegung wird mittels der Verdrehsicherung 604 und insbesondere
mittels des kreisförmigen
Bereich des Abstandshalterelements 605 verhindert. Dazu
sind in 6 im eingebauten Zustand des
Koaxialleiters die Abstandshalterelemente 602 und 605 in
Deckung gebracht. Ebenso würde
das Abstandshalterelement 605 die Bewegung des Innenleiters 601 in
Richtung des nicht zu sehenden U-förmigen Einschnittes des Abstandshalterelements 605 ermöglichen.
Das wäre
in 6 in Richtung der linken Seite. Diese Bewegungsmöglichkeit wird
jedoch durch den halbkreisförmigen
Bereich des Abstandshalterelements 602 unterbunden.
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Somit
ergänzen
sich die beiden Abstandshalterelemente 602 und 605 derart,
dass eine Bewegung des Innenleiters 601 in alle Raumrichtungen
auf einer von dem Abstandselementen 602 und 605 aufgespannten
Ebene verhindert wird.
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7 zeigt
einen Längsschnitt
entsprechend der Schnittlinie A-A der 6 durch
einen Abschnitt eines Koaxialleiters 603 gemäß einem
exemplarischen Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Der Koaxialleiter 603 wird
an sich in Längsrichtung
wiederholenden Stellen von den Abstandshaltern 700 gestützt. Insbesondere
wird der Innenleiter 601 gegenüber dem Außenleiter 600 abgestützt, so
dass der Abstand zwischen Innenleiter 601 und Außenleiter 600 über den
Verlauf des Koaxialleiters 603 konstant bleibt.
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Der
Abstandshalter 700 ist dabei derart angeordnet, dass die
kreisförmige Öffnung 701 von dem
Abstandshalter 700 nicht verdeckt wird. Dies wird dadurch
erreicht, dass der Innenleiter 601 eine Nut 702 aufweist,
in der der Abstandshalter 700 angeordnet ist. Die Länge der
Nut entspricht dabei der Dicke der Summe der Dicken der Platten
der beiden Abstandshalterelemente 602 und 605.
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8 zeigt
den Innenleiter 601 mit den zwei Abstandshalterelementen 602 und 605 gemäß einem exemplarischen
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Zu sehen ist, wie die Verdrehsicherung 604 in
den U-förmigen
Abschnitt 606 des Abstandshalterelements 602 in
Eingriff geht. Außerdem ist
zu sehen, wie sich die Abstandshalterelemente 602 und 605 zu
dem Abstandshalter 700 ergänzen, der den Innenleiter 601 gegenüber dem
in 8 nicht gezeigten Außenleiter 600 abstützt.
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9 zeigt
einen Innenleiter mit zwei Abstandshalterelementen 602, 605 gemäß einem
exemplarischen Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. 9 zeigt
den Innenleiter 601, an dem bereits das Abstandshalterelement 605 in
der Nut 702 angeordnet ist. Die Dicke der Verdrehsicherung 604 entspricht
der Dicke einer Platte des Abstandselements 602, 605.
Dadurch bestimmt die Summe der Dicke der Verdrehsicherung 604 und
die Dicke der Platte eines Abstandselements die Dicke eines Abstandshalters.
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Ebenfalls
in 9 ist das Abstandshalterelement 602 zu
sehen, bevor es seitlich auf dem Innenleiter 601 aufgeschoben
wird. Beim Aufschieben des Abstandshalterelements 602 kann
der U-förmige
Einschnitt 606 und das bereits montierte Abstandshalterelement 605 als
Führung
dienen.
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Bei
der Montage geht die Verdrehsicherung 604 mit dem U-förmigen Einschnitt 606 in
Eingriff. In 9 nicht zu sehen ist die Verdrehsicherung
des Abstandselements 602, welche mit dem U-förmigen Einschnitt 900 des
Abstandselements 605 in Eingriff geht. Dadurch wird eine
Verdrehung der beiden Abstandshalterelemente 602 und 605 gegeneinander verhindert.
Nach der Montage liegen die Stütz-Elemente 901 und 902 in
Deckung. Die Nut 702 verhindert eine Verschiebung der Abstandshalterelemente 602, 605 in
axialer Richtung des Innenleiters 601 und erleichtern die
Einführung
des Innenleiters mit dem Abstandshalter in den Außenleiter.
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In 10 ist
die Außenseite
eines Außenleiter 600 eines
Koaxialleiters zu sehen. Ebenfalls zu sehen ist die kreisförmige Öffnung 701 im
Mantel des Koaxialaußenleiters 600,
der einen Durchlass von der Außenseite
des Koaxialleiters in das Innere des Koaxialleiters ermöglicht.
Ein Koaxialleiter kann eine Vielzahl von Öffnungen aufweisen, wodurch
die Ausbreitung von Materie in das Innere des Koaxialleiters verbessert
wird.
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11 zeigt,
zum besseren Verständnis
der vorliegenden Erfindung, den Längsschnitt durch einen Abschnitt
eines Koaxialleiters 1100 mit einem Abstandshalter 1104.
Der Abstandshalter 1104 ist mittels zweier Sicherungsringe 1105 gesichert.
Der Abstandshalter 1104 ist einstückig hergestellt und der Innenleiter 1101 weist
keine Nut auf, in der der Abstandshalter zu liegen kommen kann.
Somit liegt der Abstandshalter 1104 direkt an dem Innenleiter 1101 und
an dem Außenleiter 1102 an,
um die Einhaltung des Abstandes sicherzustellen.
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Um
eine axiale Verschiebung des Abstandshalters 1104 zu verhindern
und insbesondere um zu verhindern, dass der Abstandshalter 1104 die
Zuflussöffnungen 1103 verdeckt,
wird der Abstandshalter 1103 mittels der Sicherungsringe 1105 in
Position gehalten.
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Auf
die Sicherungsringe kann bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Koaxialleitung
verzichtet werden, wodurch die Herstellung der Koaxialleitung vereinfacht
werden kann.
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12 zeigt
ein Verfahren zum Aufbau eines Koaxialleiters gemäß einem
exemplarischen Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren beginnt in dem Startpunkt
S0. Zunächst
wird, wie in dem Schritt S1 beschrieben, ein erstes Abstandshalterelement
an einem Innenleiter angebracht. Danach wird in dem Schritt S2 ein
zweites Abstandshalterelement an dem Innenleiter derart angebracht,
dass die kreisförmigen
Außenkonturen
der Abstandshalterelemente in Deckung liegen oder sich derart ergänzen, dass
eine Bewegung des Innenleiters in alle Raumrichtungen unterbunden
wird, wenn der Innenleiter samt Abstandshalterelemente in den Außenleiter
eingebaut ist.
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Außerdem wird
der zweite Abstandshalter derart angebracht, dass der Innenleiter
in dem halbkreisförmigen
Bereich der U-förmigen
Einschnitte der Abstandshalterelemente zu liegen kommt. Das Anbringen
der Abstandshalter kann aufgrund der U-förmigen Einschnitte durch ein
einfaches Aufschieben erfolgen. Es ist keine elastische Verformung
des Abstandshalter elements zum Einbau nötig. Dadurch ist es auch möglich, das
Abstandshalterelement aus einem unelastischen Material, wie beispielsweise
einer Keramik zu fertigen.
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Danach
wird, wie in Schritt S3 beschrieben, der Innenleiter mit den Abstandshalterelementen
in einen Außenleiter
derart eingeführt,
dass die Abstandshalterelemente mittels des Außenleiters zusammengehalten
und an einer radialen Verschiebung gehindert werden. Somit werden
die Abstandshalterelemente gegenseitig stabilisiert.
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Das
Verfahren endet im Endpunkt S4 mit einem fertig gestellten Koaxialleiter.
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Ergänzend ist
darauf hinzuweisen, dass „umfassend" und „aufweisend" keine anderen Elemente
oder Schritte ausschließt
und „eine" oder „ein" keine Vielzahl ausschließt. Ferner
sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf
eines der obigen Ausführungsbeispiele
beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen
oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden
können.
Bezugszeichen in den Ansprüchen
sind nicht als Einschränkung
anzusehen.