DE1118291B - Steghohlleiter zur UEbertragung magnetischer Hohlrohrwellen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Steghohlleiter zur Übertragung magnetischer Hohlrohrwellen und ein Verfahren zur Herstellung der Leiter. Steghohlleiter entstehen bekanntlich aus Rechteckhohlleitern durch Einführen eines Belastungssteges oder mehrerer Belastungsstege. Dem Rechteckhohlleiter gegenüber hat der Steghohlleiter bei gegebener Grenzfrequenz kleinere Querschnittsabmessungen und bei gleichen Abmessungen eine höhere Grenzfrequenz und eine größere Bandbreite. Steghohlleiter sowie deren Vorteile sind an sich bekannt.

Es sind weiterhin Rechteckhohlleiter bekannt, die zur Erhöhung der Biegsamkeit Querwellen tragen. Schließlich sind verschiedene Verfahren zur Herstellung derartiger mit Querwellen versehener Rechteckhohlleiter im Gebrauch.

Die Erfindung geht von diesem Stand der Technik aus und vereint die elektrischen Vorteile des Steghohlleiters mit den mechanischen Vorteilen des quergewellten Rechteckhohlleiters dadurch, daß der neue Steghohlleiter erfindungsgemäß aus einem quergewellten biegsamen Metallschlauch ausgebildet ist.

Mit Vorteil besteht der Steghohlleiter nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung aus zwei U-förmigen Teilen, die mit ihren Kanten so zusammengefügt sind, daß die Querrillen der Teile an den Verbindungsstellen ineinandergreifen. Dabei können der bzw. die Stege in den nahtfreien Wandungen des Hohlleiters angeordnet sein. Insbesondere ist daran gedacht, die Stege an einander gegenüberliegenden Seiten anzuordnen.

Das neue Verfahren zur Herstellung der quergewellten Steghohlleiter nach der Erfindung besteht darin, daß zunächst Steghohlleiterhälften hergestellt werden, und zwar durch folgende, zum Teil bekannte Verfahrensschritte:

a) Ein Metallstreifen wird mit einem Steg versehen.

b) Der Metallstreifen wird mit Querwellen versehen.

c) Die Querwellen werden an einem Ende erweitert und am anderen Ende um das gleiche Maß verengt.

d) Die Randteile der Metallstreifen werden in mehreren Arbeitsgängen nacheinander aufgebogen, bis sie senkrecht zur Hauptebene stehen.

Steghohlleiter zur Übertragung
magnetischer Hohlrohrwellen

Anmelder:
Airtron Inc., Linden, N. J. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. W. Cohausz

und Dipl.-Ing. W. Florack, Patentanwälte,

Düsseldorf, Schumannstr. 97

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 13. Mai 1955 (Nr. 508 068)

Tor N. Anderson und G. W. Thompson,

Linden, N.J. (V.St.A.),
sind als Erfinder genannt worden

Dabei kann die unter a) genannte Maßnahme, nämlich die Anordnung des Steges, als erster Verfahrensschritt angesehen werden, sie kann jedoch auch kombiniert mit einem der anderen Verfahrensschritte b), c), d) gleichzeitig ausgeführt werden.

Die Hälften werden dadurch zusammengefaßt, daß sie zunächst in eine solche Lage gebracht werden, daß die Querwellen sich gegenüberstehen und die aufgebogenen Randteile im Bereich der Aufweitungen und Einziehungen der Querwellen ineinandergreifen und sodann durch eine Relativbewegung zwischen den Streifen senkrecht zu ihrer Hauptrichtung die verengten Querwellenteile in die aufgeweiteten Querwellenteile eingeschoben werden.

Zur Herstellung der Querwellen und des Steges werden mit Vorteil Stempel und Matrizen verwendet, die einander überlappen. Als Gegenlager beim Zusammensetzen wird nach einer Weiterbildung des Erfindungsgedankens vorgeschlagen, daß ein Dorn zwischen und innerhalb der einander gegenübergestellten Streifen während der seitlichen Bewegung derselben angeordnet ist, um einen gewünschten Abstand zwischen den Mittelteilen beider Streifen zu erzielen. Weiterhin kann der Dorn aus zwei sich in Längsrichtung verjüngenden Teilen bestehen, die durch eine Relativlängsbewegung zueinander gelöst werden können, um ihre Entnahme aus dem fertigen Hohlleiter zu erleichtern.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung näher erläutert.

Die Figuren der Zeichnung stellen dar in

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen neuen Steghohlleiter,

109 747/406

Fig. 2 die Draufsicht auf einen Metallstreifen, der schrittweise zur Steghohlleiterhälfte verformt wird,

Fig. 3 die Seitenansicht zur Fig. 2,

Fig. 4 einen Vertikalschnitt durch Fig. 1 in vergrößertem Maßstab,

Fig. 5 einen Schnitt etwa entlang der Linie V-V in den Fig. 4 und 6,

Fig. 6 einen Vertikalschnitt, der die Anordnung beim Zusammensetzen der beiden Steghohlleiterhälf ten zeigt,

Fig. 7 und 8 einen Vertikalschnitt durch fertig zusammengesetzte neue Steghohlleiter mit einem bzw. zwei Stegen.

Das Rohmaterial, aus dem der quergewellte Steghohlleiter nach der Erfindung hergestellt wird, ist ein flacher, dünner Metallstreifen 1 aus biegsamem, leitfähigem Metall der gewünschten Länge. Dieser Streifen wird vorzugsweise progressiv durch eine Reihe vor- und zurückarbeitender Matrizen oder Stempel bewegt. Es können auch Formen Verwendung finden, wie sie in einem Walzverfahren benutzt werden. Die Verwendung vor- und zurückgehender Stempel bringt jedoch gewisse Vorteile mit sich, insbesondere im Hinblick auf das Biegen des Streifenmaterials um Ecken zwecks Erzielung einer U-Form. Der Streifen wird daher schrittweise zwischen Paaren vor- und zurückarbeitender Matrizen und Stempel bewegt, und der Vorschub des Streifens wird automatisch gesteuert, so daß die Form der Wellen oder Riefen gleichmäßig ist und kontinuierlich erscheint. Fig. 1 zeigt in Draufsicht die Form des U-förmigen Metallstreifens, nach dem seine Herstellung beendet ist, d. h., nachdem er durch alle Matrizen gelaufen ist.

Es ist eine Frage der Konstruktion der benutzten Werkzeuge, wie viel Riefen in jeder Stufe vorgesehen werden sollen. Es können möglicherweise sechs oder acht solcher Wellen in einem Matrizen- und Stempelpaar für jede Stufe vorgesehen sein, es kann jedoch auch von dieser Zahl nach oben oder unten abgewichen werden. Es ist jedoch ziemlich wichtig, die aufeinanderfolgenden Stufen der Matrizen- und Stempelpaare so in ihrer Entfernung voneinander abzustimmen, daß die fertigen Wellen gleichmäßig sind. Um diese Gleichmäßigkeit der Wellen zu erzielen, können die einzelnen Streifenteile, auf die die Matrizen und Stempel einwirken, sich, wenn gewünscht, in geringem Maße überlappen.

Die Fig. 2 und 3 zeigen das Aussehen eines Metallstreifens 1 während des Verfahrens. Der Metallstreif en wird von rechts nach- links vorgeschoben und durchläuft von der ersten Behandlungsstufe c die aufeinanderfolgenden weiteren Behandlungsstufen d, e, f, g und h. In Stufe c wird eine nach innen verlaufende Hohlkehle 2 geformt. In Stufe d werden Querwellen oder Riefen geformt, die quer über den gesamten Streifen verlaufen, d.h. von seiner einen bis zur anderen Kante. In Stufe e werden die nach außen verlaufenden Falten an einer Ecke des Streifens erweitert und an der anderen verengt, wie im folgenden im Zusammenhang mit Fig. 5 näher erläutert. In Stufe/ beginnt ein Biegevorgang, um die beiden Ränder des Streifens einen Teil des Weges auf eine Stellung zubiegen, in der sie rechtwinklig zu dem Nichtrand oder Mittelteil 3 des Metallstreifens stehen. In den Stufen g und h wird die Biegung des Randes weiter fortgesetzt und vollendet, so daß die Seitenwand 4 des nunmehr U-förmigen Streifens im wesentlichen senkrecht, zum mittleren Teil 3 des Streifens steht. Während dieses Biegens werden die Kanten, wie bei 5 gezeigt, ausgerundet. Fig. 4 zeigt den Querschnitt des fertigen Streifens 1, wie er aus den Formwerkzeugen heraustritt. Die Reihe der Matrizen und Stempel werden in synchronen Arbeitstakten bewegt, und der Vorschub des Materials wird dann vorgenommen, wenn alle Stempel- und Matrizenpaare offen sind.

Wie im vorstehenden bereits erwähnt, werden die beiden Kanten der nach außen verlaufenden Falten

ίο verschieden dimensioniert, d. h. an einer Außenkante des Metallstreifens vergrößert und an der anderen verkleinert. Die Relationen dieser Abmessungen untereinander zeigt die Fig. 5, die einen vergrößerten Querschnitt durch die Seitenwände des fertig geformten Metallstreifens 1 darstellt. Die äußeren Flächen der Seitenwände jeder nach außen verlaufenden Welle an der rechten Seite der Darstellung in Fig. 5 sind voneinander um die Strecke α entfernt, während an der linken Seite dieser Figur die Innenflächen der gleichen Wellen um das Maß a' voneinander entfernt sind. Die beiden Maße α und a' sind etwa gleich und a + a' = b, wobei b das lineare Gesamtmaß zwischen gleichen äußeren Flächen der aufeinanderfolgenden Wellen des fertigen Streifens darstellt. Diese Dimensionierung der Wellen ist so gewählt, um die teilweise über-' läppende Zusammensetzung zweier gleicher Streifen 1 zu einem völlig geschlossenen, mit Wellen versehenen biegsamen Schlauch zu ermöglichen und den weiteren Verfahrensschritt des Lötens oder Hartlötens der überlappenden Teile zu begünstigen.

Um die Falten zweier passender Streifen mit ihren Kanten überlappend zusammenzusetzen oder so, daß die Kante eines Stückes mit der Kante des anderen Stückes etwa teleskopartig zusammenkommt, müssen die vergrößerten Endteile der Querfalten eines Stückes

■ in überlappende Relation mit den verkleinerten Endteilen der Falten des anderen Stückes gebracht werden. Die beiden Stücke passen dann mit ausreichendem Reibungssitz zusammen und bilden ein Rohr aus zwei Stücken, wie in den Fig. 7 und 8 im Querschnitt gezeigt. Das Verfahren des Zusammensetzens wird in Fig. 6 gezeigt, wo das Oberteil zunächst im Verhältnis zum Unterteil nach rechts versetzt ist. Es werden dann die beiden Teile durch seitliche Relativbewegung zueinander zusammengesetzt, wobei die vergrößerten Falten auf der linken Seite des unteren Stückes über die verkleinerten Falten auf der linken Seite des oberen Stückes übergreifen. Entsprechend werden die verengten Falten an der rechten Seite des unteren Stückes in die erweiterten Falten an der rechten Seite des oberen Stückes eingeführt.

Bei der Durchführung des neuen Verfahrens ist es nützlich, einen zweiteiligen Dorn zum Zusammensetzen der beiden Hälften des biegsamen Rohres zu verwenden, da derselbe die genaue Überlappung und einheitlichen Überlappungsgrad der ineinander eingreifenden Kanten begünstigt. Die beiden Teile des Domes können leicht verjüngt und in überlagerndem Verhältnis angeordnet sein, so daß das kleinere Ende des einen Teiles unterhalb und gegenüber des größeren Endes des anderen Teiles liegt. Die vertikalen Abmessungen der beiden Dornteile, wenn dieselben zusammengesetzt sind, um als Dorn zwischen den beiden U-förmigen Streifen zu wirken, sollten die gleichen sein wie das Maß X in Fig. 6, und die beiden Dornteile sollten Längsaussparungen besitzen, um die Hohlkehle 2 aufnehmen zu können und die im vorstehenden beschriebene Relativbewegung der beiden U-för-

migen Streifen 1 zu gestatten, während der Dorn an seinem Platz verbleibt.

Nach vollständigem Zusammensetzen der zueinander passenden Teile des biegsamen Rohres wird durch eine Verschiebung der beiden sich verjüngenden Dornteile gegeneinander leicht das Herausnehmen der beiden Teile ermöglicht.

Nach dem Zusammensetzen, wie es im vorstehenden beschrieben ist, wird ein Löt- oder Hartlötverfahren durchgeführt, das die beiden Seitennähte ergibt, durch die die Teile 1 verbunden sind. Dieser Verfahrensschritt jedoch ist nicht neu, sondern bekannt, und kann, wenn ein Dorn verwendet worden ist, nach Wunsch vor oder nach dessen Entfernung durchgeführt werden.

Es sei darauf hingewiesen, daß bei dem quergewellten Steghohlleiter, der nach dem neuen Verfahren hergestellt ist und dem in Fig. 7 gezeigten Querschnitt entspricht, die Querwellen gleichmäßig linear verteilt sind und jede Welle völlig um den Hohlleiter herum verläuft und eine geringe Überlappung an beiden Nähten vorgesehen ist. Das Löten oder Hartlöten beeinflußt die Biegsamkeit nicht wesentlich. Dieses Herstellungsverfahren ergibt für alle Verwendungsabsichten und -zwecke ein fertiges Produkt, das in keiner Beziehung einem Rohr aus einem Stück unterlegen ist. Die Herstellung des neuen quergewellten Steghohlleiters aus einem hochkant gewickelten Metallband ist im Gegensatz zu dem vorstehend beschriebenen Verfahren weder praktisch noch überhaupt möglich.

Im Hinblick auf die Erhaltung befriedigender elektrischer Übertragungseigenschaften ergeben sich bei dem quergewellten Steghohlleiter nach der Erfindung durch die nach innen verlaufende Hohlkehlen und Nähte, mit denen die beiden ineinanderpassenden Teile verbunden sind, keinerlei Nachteile. Möglicherweise ist diese Erscheinung auf die Tatsache zurückzuführen, daß die Wandströme ungehindert über die Verbindungsstellen fortlaufen und die Verbindungsstellen daher keine unerwünschten Reflektionen in nennenswertem Umfange verursachen. Es kann die Erscheinung jedoch auch auf der Tatsache beruhen, daß die Nähte an den einander gegenüberliegenden kürzeren Seiten des Rohres angeordnet sind, welche verhältnismäßig unkritische Zonen im Hinblick auf das im Hohlrohr vorhandene Wellenfeld darstellen. Weiterhin ist der quergewellte Metallschlauch so hergestellt, daß er entweder in einer Längsebene parallel mit seinen breiteren Seiten oder in seiner Längsebene senkrecht zu den breiteren Seiten gebogen werden kann. Diese Biegsamkeit ermöglicht die günstige Installation des neuen Steghohlleiters als hochfrequente Energieleitung zwischen den Teilen eines Mikrowellensystems. Der Schlauch selbst kann jedoch mit Nutzen auch für andere Verwendungszwecke als biegsame Hohlrohrleitung eingesetzt werden.

Nach Herstellung des neuen Steghohlleiters als biegsamer Metallschlauch nach dem geschilderten Verfahren wird der Schlauch vorzugsweise mit einem Schutzüberzug aus verhältnismäßig weichem Gummi oder gummiähnlichem Isoliermaterial versehen, das durch Aufspritzen oder andere Verfahren auf den Metallschlauch aufgebracht wird.

Für gewisse Anwendungszwecke der vorliegenden Erfindung kann es erwünscht sein, daß der gewellte biegsame Steghohlleiter aus ungleichen, zueinander passenden Teilen zusammengesetzt ist, von denen beispielsweise nur einer eine nach innen verlaufende Hohlkehle besitzt, wie es in Fig. 8 gezeigt wird. Bei der Herstellung eines solchen Schlauches müssen die Matrizen und Stempel zur Herstellung der zueinander passenden Metallstreifen natürlich verschieden von den entsprechenden Formen zur Herstellung des dazu passenden Streifens sein, sonst stimmt das Herstellungsverfahren mit dem im vorstehenden beschriebenen Verfahren überein.

Bei der im vorstehenden geschilderten Konstruktion ergibt bereits die Anordnung eines Steges im querge.wellten Hohlleiter eine Verbesserung der hochfrequenten Übertragungseigenschaften. Der biegsame Metallschlauch ist darüber hinaus einfach und wirtschaftlich herstellbar, und die Form der Querwellen gewährleistet ein leichtes Zusammensetzen und Verschließen der Elemente zwecks Erstellung eines flüssigkeits- und luftdichten biegsamen Hohlleiters. Wenn der neue Metallschlauch als Hohlleiter zur Leitung von Mikrowellen benutzt wird, erzeugen bekanntlich die Längsstege eine erhöhte Bandbreite des Hohlleiters gegenüber vergleichbaren Rechteckhohlleitern.

Claims (7)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Steghohlleiter zur Übertragung magnetischer Hohlrohrwellen, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einem quergewellten biegsamen Metallschlauch ausgebildet ist.

2. Steghohlleiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er aus zwei U-förmigen Teilen besteht, die mit ihren Kanten so zusammengefügt sind, daß die Querrillen der Teile an den Verbindungsstellen ineinandergreifen.

3. Steghohlleiter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. die Stege in den nahtfreien Wandungen des Hohlleiters angeordnet sind.

4. Verfahren zur Herstellung von Steghohlleiterhälften nach den Ansprüchen 1 bis 3, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

a) Ein Metallstreifen (1) wird mit einem Steg (2) versehen.

b) Der Metallstreifen (1) wird mit Querwellen versehen.

c) Die Querwellen werden an einem Ende erweitert und am anderen Ende um das gleiche Maß verengt.

d) Die Randteile (4) der Metallstreifen (1) werden in mehreren Arbeitsgängen aufgebogen, bis sie senkrecht zur Hauptebene (Mittelteil 3) stehen.

5. Verfahren zur Herstellung von Steghohlleitern nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steghohlleiterhälften in eine solche Lage gebracht werden, daß die Querwellen sich gegenüberstehen und die aufgebogenen Randteile im Bereich der Aufweitungen und Einziehungen der Querwellen ineinanderragen und sodann durch eine Relativbewegung zwischen den Streifen senkrecht zu ihrer Hauptrichtung die verengten Querwellenteile in die aufgeweiteten Querwellenteile eingeschoben werden.

6. Verfahren zur Herstellung von Steghohlleitern nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Dorn zwischen und inner-

halb der einander gegenübergestellten Streifen während der seitlichen Bewegung derselben angeordnet ist, um einen gewünschten Abstand zwischen den Mittelteilen der beiden Streifen zu erzielen.

7. Verfahren zur Herstellung von Steghohlleitern nach den Ansprüchen 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn aus zwei sich in Längsrichtung verjüngenden Teilen besteht, die durch eine Relativlängsbewegung zueinander lös-

bar sind, um ihre Entnahme aus dem fertigen Hohlleiter zu erleichtern.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften Nr. 695 568, 894860, 650, 737 082, 728 421;

französische Patentschrift Nr. 1 062123; USA.-Patentschriften Nr. 2 452125, 2 556187;

Zeitschrift AEU₅ Bd. 9, H. 4, April 1955, S. 157 bis 161.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 109 747/406 11.61