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Elektrischer Mehrfachkondensator veränderbarer Kapazität, insbesondere
zum Abgleich von Fernmeldeleitungen Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen
Mehrfachkondensator veränderbarer Kapazität, insbesondere zum Abgleich von Fernmeldeleitungen,
bestehend aus einem wenigstens zwei Elektroden aufweisenden, axial nicht verschiebbaren
Rotor und aus einer einlagigen Isolierschicht zwischen den gegeneinander federnd
ausgebildeten Elektroden des Rotors und des Stators und ferner bestehend aus mehreren
Differentialkondensatorsystemen, die aus je zwei Statorelektroden und
je einer anschließbaren Rotorelektrode bestehen und die in Bewegungsrichtung
der Rotorelektroden hintereinanderliegen.
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Für den kapazitiven Kopplungsausgleich von Fernmeldekabeln, insbesondere
TF-Kabeln, wird neben dem Einbau von Kondensatoren in die hierfür vorgesehenen Kondensatormuffen
ein Nah- und Fernausgleich in der Nähe der Kabelendverschlüsse in den Zwischenverstärkern
bzw. Endämtem vorgenommen. Zu diesem Zweck werden eine große Anzahl Trimmerkondensatoren
in sogenannten Ausgleichsfeldern bzw. Ausgleichspaneelen angeordnet, die leicht
zugänglich sein müssen und dem Kabelfeinabgleich und -nachgleich, z. B. bei durch
Alterung oder Temperatureinflüssen bedingten Kapazitätsänderungen im Kabel dienen.
An diese in den Ausgleichspaneelen verwendeten Trimmerkondensatoren werden, insbesondere
an ihre mechanische und elektrische Konstanz, besondere Anforderungen gestellt.
Ferner muß ihr konstruktiver Aufbau so vorgenommen sein, daß sie diese Anforderungen
bei kleinstem Raumbedarf erfüllen.
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Es ist bereits ein Mehrfachkondensator bekannt, bei dem sowohl die
Stator- als auch die Rotorelektroden auf je einem Isolierstoffzylinder angeordnet
sind. Der die Elektroden tragende Zylinderteil des Rotors gleitet in oder auf dem
ebenfalls die Elektroden tragenden Zylinderteil des Stators, wird also nicht unmittelbar
durch die Statorelektroden geführt.
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Es ist auch ein Drehkondensator mit zwei auf einem Keramikröhrehen
angebrachten Außenbelägen bekannt, bei dem der Rotor in dem diese Beläge tragenden
Isolierstoffzylinder untergebracht ist. Der Rotor besitzt zwei leitend miteinander
verbundene Elektroden, die gegen den die Statorelektroden tragenden Isolierstoffzylinder
federnd ausgebildet sind. Diese bekannte Ausführungsform besitzt an dem einen Ende
des zylindrischen Teiles eine Lagerung für den Rotor, während sich die an dem anderen
Ende befindlichen freien Elektrodenteile gegen den äußeren Isolierstoffzylinder
abstützen. Die Lagerung des Rotors bedingt einen besonderen Aufwand.
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Es ist ferner schon vorgeschlagen worden, für den Abgleich von Fernmeldeleitungen
Differentialkondensatoren mit anschlußlosen bewegbaren Elektroden und ihnen gegenüberliegenden
feststehenden Elektroden zu verwenden und derart mehrfach angeordnete, in der die
Kapazitätsänderung bewirkenden Bewegungsrichtung hintereinanderliegende Differentialsysteme
zu vereinen.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, die bauliche
Größe von Mehrfachdifferentialkondensatoren der bezeichneten Art und die erforderliche
Anzahl von Elektroden noch weiter herabzusetzen. Trotz der anzustrebenden kleinen
Bauweise soll die notwendige maximale Kapazität erreichbar und der mechanische Aufbau
sehr einfach sein.
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Bei dem elektrischen Mehrfachkondensator nach der Erfindung wurde
die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, daß je zwei benachbarte Statorelektroden
der verschiedenen Kondensatorsysteme durch eine einzige Elektrode gebildet sind,
daß der Stator aus elastischen, den Rotor fast umhüllenden und elastisch aufliegend
eine mechanische Führung des Rotors unmittelbar bewirkenden Gegenbelägen besteht
und daß die Gegenbeläge so gelagert sind, daß ihre Lage gegen seitliche Bewegungen
festgelegt ist und unabhängig voneinander eine Federung in radialer Richtung auf
den Mittelpunkt des Rotors zu erfolgen kann.
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Die elastisch aufliegenden Gegenbeläge bedingen eine besonders vorteilhafte
Stabilisierung der mechanischen und elektrischen Verhältnisse des Kondensators.
Gerade bei Trimmerkondensatoren, die oft eingestellt oder nachgestellt werden müssen,
bemerkt man in der Praxis immer wieder, daß sich z. B. Bewegungsgewinde od. dgl.
infolge der Kleinheit des
Kondensators und der Bauteile sehr schnell
ausleiern, so daß der Kondensator bei geringer Erschütterung leicht seinen Wert
ändert. Eine Festlegung z. B. durch Verkleben des Trimmers rilit Farbe od. dgl.
ist bei mehrmaliger Einstellung sehr hinderlich. Diese Nachteile werden durch die
offenbarten elastisch aufliegenden Gegenbeläge verhindert, da man die Gegenbeläge
je nach Wahl mit einem derartigen Druck anpressen kann, daß der Rotor erschütterungssicher
seine Einstellung beibehält. Zugleich wird durch die elastischen Gegenbeläge, die
den Rotor fast umhüllen, eine so gute mechanische Führung des Rotors bewirkt, daß
man eine besondere Lagerung des Rotors einsparen kann. Ferner bewirken die elastisch
aufliegenden Gegenbeläge zugleich eine automatische Nachstellung, z. B. bei Abnutzung
des auf den Rotor aufgebrachten, mit ihm drehbaren Dielektrikums, Die nachteilige
Bildung eines Luftspaltes zwischen Rotor und Gegenbelägen ist ausgeschlossen, insbesondere
deshalb, weil jeder Belag für sich, unabhängig von den anderen, gegen den Rotor
federt.
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In einer vorteilhaften weiteren Ausgestaltung nach der Erfindung wird
auf den zylindrischen Rotor ein organisches Dielektrikum aufgebracht; auf diesem
Dielektrikum liegen dann die elastischen Gegenbeläge auf. Es ist aber auch möglich,
daß die elastisch auf dem Rotor aufliegenden Gegenbeläge mit einem organischen dielektrischen
Stoff ausgelegt sind. In zweckmäßigen Weiterbildungen nach der Erfindung sind die
elastisch auf dem Rotor aufliegenden Gegenbeläge mit Federn, vorzugsweise Blattfedern,
verbunden, oder Gegenbeläge und Federn bestehen aus einem Stück. Zur Verhinderung
von Kapazitätsänderungen, wie sie z. B. durch Längsspiel ün Kondensator auftreten
können, ist in einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung nach der Erfindung vorgesehen,
die auf dem Rotor befindlichen Beläge in der Längsachse über die Gegenbeläge überstehen
zu lassen oder umgekehrt. Die leicht reproduzierbare Einstellung des Kondensators
ist nach einer zweckmäßigen Fortbildung gemäß der Erfindung dadurch gewährleistet,
daß der Rotor bzw. seine Achse mit einem Schlitz und Markierungspfeil versehen ist,
dem z. B. auf einer Lagerplatte eine Gradeinteilung gegenüberliegt, so daß man jederzeit
eine bestimmte Einstellung vornehmen kann. Mit Rücksicht auf leichte Zugänglichkeit
und die elektrische Konstanz sind in einer Weiterbildung nach der Erfindung die
zum Anschluß der Rotor- und Gegenbeläge vorgesehenen Lötfahnen auf der der Einstellseite
entgegengesetzten Seite angeordnet. Die Verwendung eines Mehrfach-Differentialdrehkondensators
in Ausgleichspaneelen, vorzugsweise von TF-Kabelanlagen, kann in Weiterbildung der
Erfindung in der Weise erfolgen, daß beim kapazitiven Kopplungsausgleich die ün
Vierer sich gegenüberliegenden Kapazitäten Cl, C4 bzw.
C2, C3 (wie auch in Fig. 4 dargestellt) gleichsinnig ändern. Dadurch
läßt sich ein Kopplungsausgleich z. B. für K-Kopplungen, d. h., die zwischen
Stamm 1
und Stamm 2 wirksame Kopplung, durchführen, ohne gleichzeitig die
Mitsprechkopplungen K2, K3
zu ändern.
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Als Beispiele werden in der Zeichnung einige Ausführungsformen von
Mehrfach-Differentialdrehkondensatoren gegeben. Die Figuren der Zeichnung haben
folgende Bedeutung: Fig. la zeigt einen zylindrischen Vierfach-Differentialdrehkondensator
mit vier anschließbaren Rotorplatten und vier elastisch anfliegenden Gegenbelägen,
Fig. lb ein elektrisches Schaltbild eines Vierfach-Differentialdrehkondensators,
Fig. 2a einen zylindrischen Zweifach-Differentialdrehkondensator mit zwei anschließbaren
Rotorplatten, zwei elastisch anfliegenden Gegeenbelägen, nutzbarer Einstellwinkel
180',
Fig. 2b einen zylindrischen Zweifach-Differentialdrehkondensator
wie unter Fig. la, mit um 180'
verdrehtem Rotor, Fig. 3 ein elektrisches
Schaltbild eines Zweifach-Differentialdrebkondensators, Fig. 4 eine Anordnung des
Zweifach-Differentialdrehkondensators im Vierer eines Fernmeldekabels, Fig.
5 eine federnde Gegenelektrode mit Lötanschluß, Fig. 6 einen zylindrischen
Rotor mit zwei Belägen, die über bewegliche Leiter mit Metallfahnen verbunden sind.
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In Fig. la wird ein- zylindrischer Vierfach-Differentialdrehkondensator
dargestellt, der vier anschließbare Rotorplatten 2, 4, 6, 8 mit den
Anschlüssen 12, 14, 16, 18 enthält. Die Rotorbeläge sind über bewegliche
Leiter, Litzen oder Schleifkontakte angeschlossen, so daß der Rotor 10 eine
Drehung von 90 bzw. 180'
ausführen kann. Über die Rotorbeläge ist ein
Film aus organischer Folie gewickelt und aufgeschrumpft, der das Dielektrikum
9 bildet. Das Dielektrikum 9
läßt sich z. B. aber auch in der Art anbringen,
daß man die Gegenbeläge 1, 3, 5, 7 damit auskleidet und dann Gegenbelag und
Dielektrikum federnd auf den Rotor auflegt. Die in Fig. 1 a dargestellten
vier Gegenbeläge 1, 3, 5, 7 mit den Anschlüssen 11, 13, 15, 17
sind
auf den Rotor 10 derart elastisch aufgelegt, daß ihre Lage gegen seitliche
Bewegungen festgelegt ist, und nur in radialer Richtung auf den Mittelpunkt des
Rotors zu sind sie federnd angeordnet. Die elastische Ausbildung kann in verschiedener
Weise vorgenommen werden, z. B. mit Federn, die die Gegenbeläge auf das Dielektrikum
9 drücken; sie kann aber auch in der Weise erfolgen, daß über die äußeren
Flächen der Gegenbeläge ein elastischer Ring, z. B. aus Gummi, gestreift wird.
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Fig. lb zeigt das elektrische Schaltbild eines Vierfach-Differentialdrehkondensators.
Die Anschlüsse 12, 14, 16, 18 stellen die Mittelpunkte der vier Differentialsysteme
dar. Bei Rechtsdrehung des Rotors 10
(Fig. la) nehmen z. B. die Kapazitäten
C1-2, C3-4,
C5-6, C7-S in demselben Maße ab, wie C2-3, C4-5,
C6-7,
C8-1 zunehmen, bei Linksdrehung umgekehrt. In der Figur sind die als Statorelektroden
wirkenden Beläge der verschiedenen Kondensatoren mit Sl, S2 ... S8
bezeichnet. Je zwei benachbarte Elektroden der verschiedenen Kondensatorsysteme
sind durch je
eine einzige, aus Fig. 1 a ersichtliche Elektrode
1, 3, 5,
7 mit den Anschlüssen 11, 13, 15, 17 gebildet.
Schließt man diese vier Anschlüsse und die weiteren vier Anschlüsse 12, 14,
16,18 der Rotorelektroden in geeigneter Weise an, so lassen sich damit z.
B. die KopplungenK5 bis K8 die ja auch jeweils acht Kapazitäten umfassen, von denen
z. B. vier Kapazitäten kleiner und/oder vier Kapazitäten größer werden müssen, damit
K5, K6, K7, KS zu Null werden, regelbar einstellen. Nach dieser Einstellung
kann z. B. der Vierfach-Differentialdrehkondensator ausgebaut, und statt seiner
können Festkondensatoren zwischen die Vierer geschaltet werden, deren Größe man
aus den Werten des eingestellten Differentialkondensators bestimmt.
Fig.
2a zeigt einen zylindrischen Zweifach-Differentialdrehkondensator mit zwei anschließbaren
Rotorplatten 21, 22 und zwei elastisch aufliegenden Gegenbelägen 23, 24 mit
einem nutzbaren Einstellwinkel von 180'. Das Dielektrikum 9 kann z.
B. als organische Folie auf den Rotor 10 aufgewickelt oder aufgeschrumpft
werden oder mit den Elektroden fest verbunden sein, wie unter Fig. la näher ausgeführt.
Wie in Fig. 2a dargestellt, haben die zwischen den Anschlüssen 32, 34 und
31, 33 liegenden Kapazitäten C4 und Cl ihren Maximalwert.
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Fig. 2b zeigt den Zweifach-Differentialdrehkondensator nach
Fig. 2a, bei dem der Rotor 10 um 180'
gedreht wurde, so daß nunmehr
die zwischen den Anschlüssen 32, 33 und 31, 34 liegenden Kapazitäten
C2
und C3 ihren Maximalwert besitzen.
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In Fig. 3 wird das elektrische Schaltbild eines Zweifach-Differentialdrehkondensators
angegeben. Die Figur läßt erkennen, daß die gegenüberliegenden Brückenzweige mechanisch
miteinander gekoppelt sind, so daß z. B. C2 und C3 um so viel an Kapazität
zunehmen, wie Cl und C4 abnehmen und umgekehrt.
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Mit Sl und S2 sind die Statorelektroden der Kondensatoren Cl
und C2 und mit S3 und S4 die Statorelektroden der Kondensatoren
C3 und C4 bezeichnet. Die benachbarten Statorelektroden Sl und
S2 sind durch die einzige, in den Fig. 2a und 2b
dargestellte Elektrode
23 und die Statorelektroden S3
und S4 durch die Elektrode 24 gebildet.
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Fig. 4 zeigt den Einbau eines Zweifach-Differentialdrehkondensators
in die Stammleitungen 31, 32, 33,
34 des Vierers eines Fernmeldekabels. In
dieser Schaltung läßt sich, wie bereits oben näher dargelegt, ein kapazitiver Kopplungsausgleich,
z. B. für Kl, durchführen, ohne gleichzeitig die Mitsprechkopplungen K2, K3
zu ändern.
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Fig. 5 stellt einen elastischen Gegenbelag dar, wie er in den
Mehrfach-Differentialdrehkondensatoren verwendet wird. In der dargestellten Figur
sind die Elektrode und die Federn aus einem Stück gefertigt und die Federn als Blattfedern
mit Lötanschluß ausgeführt. Man kann aber z. B. auch eine mit zwei Etagenbögen versehene
einzelne Blattfeder etwa in der Mitte der Elektrode befestigen oder die Elektrode
mit Stiften versehen, über die Spiralfedern geschoben werden, die die elastische
Andrückung übernehmen.
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In Fig. 6 ist ein zylindrischer Rotor mit zwei Belägen 21,
22 dargestellt, die über bewegliche Leiter, z. B. Litzen od. dgl., mit den Metallfahnen
41, 42 verbunden sind. Der Rotorkörper ist am Kopfende 43 zwecks Einstellung mit
einem Schlitz und Markierungspfeil versehen. Die für die Verbindungen mit dem Vierer
vorgesehenen Lötanschlüsse befinden sich auf der dem Kopfende 43 entgegengesetzten
Seite.