-
Verfahren zum Auskleiden der Innenfläche eines Hohlleiterabschnittes
für sehr kurze elektromagnetische Wellen mit einer dünnen dielektrischen Schicht
aus Kunststoff Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Auskleiden der Innenfläche
eines Hohlleiterabschnittes, der zur Übertragung von sehr kurzen elektrornagnetischen
Wellen dient, mit einer dünnen dielektrischen Schicht aus Kunststoff.
-
Zur Übertragung von Mikrowellen auf größere Entfernungen werden im
Erdboden verlegte Wellenleiter benutzt, die innen mit einer dielektrischen Schicht
ausgekleidet sind. Diese Wellenleiter sind meist aus Hohlleiterabschnitten von 5
bis 6 m Länge zusammengefbaascht.
-
Es sind bereits Verfahren bekanntgeworden, um derartige Wellenleiter
innen mit einer dielektrischen Schicht auszukleiden. Es ist z. B. bekannt, durch
ein erhitztes Rohr schmelzbares Kunststoffpulver hindurchzutreiben, das durch einen
Luft- oder Gasstrom aufgewirbelt wird. Dieses Kunststoffpulver soll an der Innenwandung
haften und dort durch Schmelzen die spätere Schicht bilden. Es ist auch ein Verfahren
bekanntgeworden, nach dem der Hohlleiter über seine gesamte Länge mit einem gelösten
und vorgewärmten, d. h. flüssigen Dielektrikum, z. B. aus Kunststoff, gefüllt und
anschließend wieder geleert wird. Der nach dem Ausfließen an der Rohrwandung haftengebliebene
Rest des Kunststoffes soll nach dem Austrocknen den Überzug bilden.
-
Es sind auch Verfahren bekanntgeworden, nach denen ein kräftiges Kunststoffrohr
in das Innere eines Metallrohres eingebracht wird und dieses Kunststoffrohr z. B.
durch Erwärmung und gleichzeitiges Rufweiten durch einen durch das Rohr bewegten
Kolben auf der Rohrinnenwand aufgeschmolzen wird oder auch aufgeklebt wird. Es handelt
sich hierbei jedoch um starkwandige Kunststoffrohre, die dazu gedacht sind, die
Innenfläche von Metallrohren, die von aggressiven Säuren od. dgl. durchflossen werden,
zu schützen. Diese Verfahren sind jedoch nicht geeignet zum Aufbringen der für die
Hohl'leitertechnik erwünschten dünnen Schichten.
-
Den geschilderten Verfahren haften gemeinsam die Nachteile an, daß
die dielektrische Schicht große Auftragstoleranzen hinsichtlich der Schichtdicke
aufweist und die Apparaturen, die zum Auftragen und Aushärten der Schicht erforderlich
sind, sehr aufwendig und kompliziert sind.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Hohlleiterabschnitte mit
einer dünnen dielektrischen Schicht aus Kunststoff ,auszukleiden, wobei die Auftragstoleranz
hinsichtlich der Schichtdicke sehr gering ist.
-
Diese Aufgabe wird mit dem neuen Verfahren in der Weise gelöst, daß
erfindungsgemäß in das eine Ende des Hohlleiterabschnitts, bei einem geneigt oder
senkrecht gehaltenen Hohlleiterabschnitt in das tiefer gelegene Ende, eine zum Auskleiden
ausreichende Menge eines zähflüssigen, vorzugsweise pastenartigen Kunststoffs eingebracht
wird und daß in dasselbe Ende des Hohlleiterabschnitts ein vorzugsweise vorn verjüngter
Körper (Streichkörper), dessen maximaler Durchmesser dem Innendurchmesser des .innen
beschichteten Hoh'lleiterabschnitts entspricht, eingebracht und, mittels federnder
Elemente zentrisch gehalten, durch den Hohlleiterabschnitt geführt wird.
-
Zweckmäßigerweise wird für dieses Verfahren ein selbstaushärtender
Kunststoff verwendet.
-
Zur Durchführung .dieses Verfahrens hat sich eine Vorrichtung günstig
erwiesen, bei der der vorzugsweise metallische Streichkörper in Bewegungsrichtung
verjüngt ist, etwa kegelförmige Gestalt hat, und mit federnden Elementen, beispielsweise
federnden Stiften, versehen ist, die ihn zentrisch im Innern des Hohlleiters führen.
Der Streichkörper wird dabei an einem Seil befestigt, das auf einer Seiltrommel
geführt ist. Die Seiltrommel kann z. B. von einem Motor angetrieben werden, um die
Durchziehgeschwindigkeit konstant zu halten.
-
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird eine in den Hohlleiter
eingebrachte Kunststoffmasse im
aktiven Zustand als Kleber benützt
und mit Hilfe der Kleberschicht ein. vorzugsweise sehr dünner Folienschlauch auf
der Hohlleiierinnenwand befestigt. Der Kleber besteht vorteilhaftenweise aus einer
selbstaushärtenden, lösungsmittelfreien Kunststoffmasse und wird :am einfachsten
mit Hilfe eines Gummiballs auf die Hohlleiterwand aufgetragen.
-
Vorteilhaft ist es. weiterhin, die Kunststoffschicht und im gleichen
Arbeitsgang die vorerwähnte Kunststoffolie mit einem Gummiball, der durch den Hohlleiter
vorzugsweise mit Druckluft gepreßt wird, auf der Hohlleiterwandung aufzubringen.
Für dieses Verfahren ist eine lösungsmittelfreie oder eine nach Trocknung durch
Erhitzung reaktMerbare Kunststoffklebemasse zweckmäßig. Bei Verwendung eines durch
Anwendung von Hitze reaktivierbaren Kunststoffklebers wird der Hohlleiter vorteilhafterweise
durch elektrischen Strom erhitzt, der in bekannter Weise im. Widerstand. des Materials
Wärme erzeugt. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, dem Innenraum eines hohlen,
an seinen Wandungen mehrfach durchbohrten Körpers Hochdruck-Heißdampf zuzuführen,
während der Körper durch das Rohr gezogen wird..
-
Nachstehend werden das neue Verfahren und Vorrichtungen zur Durchführung
dieses Verfahrens an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Vor dem Aufbringen
der Kunststoffschicht sind die Hohl Leiterabschnitte zweckmäßig chemisch zu reinigen.
Dies kann z. B. geschehen durch Waschen der Rohre in warmem Trichloräthylen, Beizen
in Lauge, Neutralisieren mit Säure und durch mehrfaches Spülen und anschließendes
Trocknen. Zweckmäßig ist es, die Rohre kurz vor dem Ansetzen der Streichvorrichtung
noch einmal mit einem sauberen Stoffballen oder Wildlederballen zu reinigen, um
eventuelle Staubreste im Rohr zu beseitigen.
-
Eine geeignete Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist in
Fig. 1 vereinfacht dargestellt. Dort ist an einer Aufhängevorrichtung 5 der Hohlleiterabschnitt
6 mit Hilfe einer Klemmvorrichtung 7 befestigt, und zwar so, daß der Hohlleiterabschnitt
senkrecht steht. Der Streichkörper 8 ist an einem Faden 3 befestigt, der beispielsweise
aus einem Polyamidgewebe besteht. Der Faden ist durch den Hohlleiter über die Seilrollen
4 geführt und an der Seiltrommel 2 befestigt. Diese Seiltrommel kann beispielsweise
über einen Motor 1 oder auch durch eine Handkurbel angetrieben werden.
-
In Fig. 2 a bis 2,d sind Ausführungsbeispiele für den Streichkörper
gezeigt. Die Fig. 2a zeigt nochmals eine schematische Darstellung des Streichvorgangs.
Dort ist einglockenförmiger Streichkörper 9 über einen Faden 10, der über die Umlenkrollen
11 mit der Seiltrommel 12 verbunden ist, dargestellt. In. den Hohlleiterabschnitt
14 wird vor dem Anbringen des Streichkörpers eine :gewisse für den späteren Kunststoffüberzug
ausreichende Menge einer zähflüssigen Kunststoffmasse 13 eingebracht. Der Streichkörper
wird mit Hilfe eines Seilzugs durch den Hohlleiterabschnitt bewegt, und die an der
Rohrwandung abgestreifte Kunststoffmenge ergibt die Schicht 16. Um eine zentrische
Führung des Streichkörpers im Hohlleiterrohr zu erreichen, sind über den Streichkörper
dünne Drähte 15 gespannt, wie es der Querschnitt durch die Anordnung zeigt.
-
Vorteilhaft besteht die Kunststoffmasse aus einer Mischurig mit ungesättigtem
Polyester. Die günstigste Zusammensetzung besteht aus 100 Gewichtsteilen eines unter
dem Handelsnamen Palatal PV 6 allgemein bekannten Stoffes, 1,5 Gewichtsteilen des
zugehörigen Katalysators und 0,7 Gewichtsteilen des zugehörigen Beschleunigers.
Es ist zweckmäßig, das Palmtal vor der Verwendung nochmals durch Sieben von Klümpchen
u. dgl. zu befreien. Bei einer Schichtstärke von etwa 100 a ist mit der erwähnten
Mischung ein Zusammenfließen der durch die Führungsdrähte des Streichkörpers hervorgerufenen
Riefen ohne weiteres gesichert. Der Außendurchmesser des Streichkörpers ist so bemessen,
daß die geforderte Schichtdicke erreicht wird. Es hat sich als günstig erwiesen,
eine Ziehgeschwindigkeit von etwa 3 bis 4 m pro Minute einzuhalten. Nach dem Auftrag
der Schicht werden die Rohre in einem staubfreien Raum zum Trocknen der Schicht,
die innerhalb von einigen Stunden ohne besondere Trockeneinrichtungen erfolgen kann,
aufbewahrt.
-
Eine weitere Ausführung des Streichkörpers zeigt die Fig.2b. Dieser
Streichkörper besitzt eine Führung 17, die über einen axialen Bolzen 18 mit dem
kegelförmig gestalteten Abstreifkörper 20 fest verbunden ist. Die Kunststoffmasse
13 befindet sich in diesem Fall zwischen Führungsscheibe 17 und Absbreifkörper 20.
Zur zentrischen Führung im Hohlrohr sind bei diesem Körper vorzugsweise drei durch
die Federn 19 an die Hohlleiterwand gepreßte Polytetrafluoräthylen-Stifte 21 symmetrisch
am unteren Rand des Streichkörpers angebracht.
-
Eine genaue Führung l'ä.ßt sich auch durch einen Streichkörper, der
.in der Fig. 2c schematisch dargestellt ist, erreichen. Dieser Streichkörper besteht
aus einem in Zugrichtung kegelig verjüngten Teil 22 und dem Abstreifring 23 a, an
dem wiederum federnde Führungsdrähte 23 b angebracht sind.
-
Eine weitere vorteilhafte Ausführung eines Streichkörpers ist in der
Fig. 2d im Längsschnitt gezeigt. Dieser Streichkörper besteht aus einem halbkugelförmigen
Frontteil 25, der durch federnde Elemente 24 zentrisch im Hohlleiterrohr
abgestützt ist. Dieser Führungsteil ist über einen Stab 26 mit dem kegelförmig gestalteten
Abstreifkörper 30 verbunden. Zur zentrischen Führung des Abstreifkörpers sind auf
seinem Durchmesser symmetrisch angeordnete Federelemente 29 vorgesehen, die den
Körper gegen die Hohlleiterwaadung abstützen. Die Federelemente sind vor dem Abstreifring
angebracht, so daß die von ihnen hervorgerufenen Riefen in der Schicht durch ihn
wieder beseitigt werden. Um die Kunststoffmasse 13 unter Druck zu setzen und so
z. B. die Bildung von Luftblasen im Gemisch zu verhindern, ist zwischen Führungskörper
und Abstreifkörper eine Scheibe 28 mit zum Abstreifkörper hin gefalzten Rand eingebracht.
Diese Scheibe ist auf dem Bolzen axial verschiebbar angeordnet und durch ein Gewicht
27 beschwert, so daß die Kunststoffmasse unter Druck gesetzt ist.
-
Vorteilhaft ist bei den mit den geschilderten Vorrichtungen erzeugbaren
Schichten die sehr glatte Oberfläche. Außerdem läßt sich die Schichtdicke durch
entsprechende Bemessung der Streichkörperdurchmesser auf einen beliebigen und insbesondere
sehr kleinen Wert bringen. Schließlich ist auch daran gedacht, daß dies Verfahren
auch zur Ankleidung von Hohlleiterabschniiten quadratischen oder rechteckigen Querschnitts
angewendet werden kann. Dies konnte in der Weise geschehen, daß der Streichkörper
dem
Hohlleiterquerschnitt entsprechend angepaßt wird.
-
Ein weiteres Verfahren zum Aufbringen einer Kunststoffschicht auf
die Innenfläche eines Hohlleiterabschnitts tbesteht in an sich bekannter Weise darin,
den Kunststoff nur als Kleber zu benutzen und reit Hilfe dieses Klebers einen sehr
dünnen passend bemessenen Folienschlauch an die Hohlleiterwandung anzukleben. Für
das Anbringen von sehr dünnen Folienschläuchen sind jedoch die bekannten Verfahren
nicht anwendbar, die darauf beruhten, ein starkes Kunststoffrohr mit Kleber zu versehen
und dann in das Metallrohr einzuführen.
-
Es hat sich für dieses Verfahren sehr günstig erwiesen, die geschilderten
neuen Methoden zum Auftrag eines Kunststoffklebers zu verwenden. Zur Erzeugung extrem
dünner Kleberschichten hat sich die Verwendung eines Gummiballs als Streichkörper
erwiesen, der mittels Druckluft durch den Hohlleiterabschnitt gepreßt wird. Der
Ball streift beim Durchfahren des Hohlleiters die vor ihm in das Hohlleiterende
eingebrachte Kunststoffmasse gleichmäßig an der Hohlleiterwandung ab. Es lassen
sich mit diesem Verfahren extrem dünne, aber sehr gleichmäßige Klebestoffschichten
von einigen [. Stärke erzeugen, die besonders zum Ankleben dünner Folienschläuche
geeignet sind. Als geeignete Kleber haben sich die unter dem Namen Bostik 475 sowie
Marley-Kleber bekannten erwiesen. Prinzipiell können solche extreme Schichten natürlich
auch als alleiniger überzug dienen.
-
Dieses Verfahren wird an Hand der nachstehenden Figuren erläutert.
Nach der Fig. 3 ist in ein Ende des Hohlleiterabschnitts 31 eine für den Überzug
ausreichende Menge einer zähflüssigen Kunststoffklebemasse 35 eingebracht und hinter
sie her der Gummiball 34 in den Hohlleiterabschnittgeschoben. Ein Abschlußstück
32, das mit den Klemmschrauben 33 am Hohlleiterabschnitt befestigt ist, schließt
das Ende des Hohlleiterabschnitts luftdicht ab, und über den Anschlußstutzen 36
wird Druckluft zugeführt, die den Ball durch den Hohlleiterabschnitt hindurchpreßt.
Zum Aufbringen einer Kleberschicht oder einer extrem dünnen Kunststoffschicht, für
die eine zweckmäßig selbstaushärtende Masse verwendet wird, ist dieses Verfahren
gut geeignet. Soll eine dünne Folie in den Hohlleiterabschnitt eingebracht werden,
so ist ei günstiger, das an Hand der folgenden Fig. 4 gezeigte Verfahren anzuwenden.
-
Bei diesem Verfahren wind zunächst der Folienschlauch 39 lose in den
Hohlleiterabschnitt 37 eingezogen, dann in das eine Ende des Hohlleiterabschnitts
zwischen Hohllesterinnenwand und Folienaußenseite die Kunststoffklebernasse 40 eingebracht.
In die Folie wird der Ball 41 geschoben -und anschließend das Hohlleiterende mit
der Vorrichtung 38 luftdicht abgeschlossen. Durch den Stutzen 42 wird nun wieder
Druckluft zugeführt, die den Ball durch den Hohlleiter treibt. Der Kunststoffauftrag
und das Glätten und Einkleben der Folie wird also, wie leicht aus der Darstellung
Fig.4 ersichtlich ist, in einem Arbeitsgang erreicht. Als Kleber wird zweckmäßig
eine selbstaushärtende, lösungsmittelfreie Masse, z. B. die unter dem Namen »Marley-Kleber«
bekannte, verwendet.
-
Eine weitere Verbesserung des Verfahrens kann dadurch erzielt werden,
daß der in seinem Umfang dem Innenumfang des Hohlleiterabschnitts angepaßte Folienschlauch
auf seiner ganzen Länge geschlitzt wird. Bei passender Bemessung der Schlitzbreite
wird ein Ausgleich der unvermeidlichen Streuung der Umfangstoleranz dünner Folien
erreicht, und damit beim Ankleben mit Sicherheit ein Faltenwerfen und eine Blasenbildung
der Folie vermieden. Nach dem Ankleben der Folie ergibt sich dann zwar je nach der
ursprünglichen Größe der Durchmesserabweichung ein mehr oder weniger breiter Spalt,
der jedoch durch die ,aus dem Spalt herausgepreßte Klebemasse ausgefüllt wird.
-
Eine weitere Möglichkeit für das Einkleben einer Kunststoffolie ist
in der Fig. 5 schematisch dargestellt. Bei diesem Verfahren wird die Folie 47 zu
einem Balg gefaltet und hinter der Kunststof&nasse 49 und dem Ball 48 in; den
Hohlleiterabschnitt eingebracht. Hierzu ist an das eine Hohlleiterende 45 ein kurzes
Hohlleiterstück 43 anzusetzen, in dem die Kunststoffmasse 49 und der Ball 48 eingebracht
sind. Das eine Ende der zu :.einem Balg gefalteten Folie 47 wird über den Rand des
Hohlleiterstücks 43 gestülpt und durch die Kappe 44 am Umfang 51 fest an das Hohlleiterstück
43 angepreßt. Gibt man auf den Stutzen 50 Druckluft, so wird die Folie fest an die
Rückseite des Balls. gepreßt, der an seiner Frontseite die Kunststoffmenge 49 gleichmäßig
.auf die Hohlleiterwandung verteilt. Wie leicht ersichtlich, füllt sich nach dem
Durchblasen des Balles gleichzeitig der Schlauch mit Luft und wird fest an -die
mit Kleber versehene Rohrwandung angedrückt.
-
Für längere Hohlleiterabschnitte ist es vorteilhaft, den Folienschlauch
gemäß der Darstellung nach der Fig. 6 auf eine Rolle 53 aufzuwickeln und am ballseitigen
Ende der Folie 54 diese durch einen Ring 52 zu führen. Auf diese Weise wird verhindert,
daß sich der Schlauch am Gummiball vorbeizwängt und Falten bildet.
-
Weiterhin ist es möglich, an Stelle eines lösungsmittelfreien Klebers
einen solchen zu verwenden, der nach Aufbringen und Trocknen durch Hitze re:aktivierbar
ist. Bei Anwendung dieser Methode muß das auf eine der bisher geschilderten Arten
mit einem Kleber überzogene Kunststoffrohr nach dem Austrocknen der Klebeschicht
erwärmt werden. Dies geschieht zweckmäßigerweise durch elektrische Widerstandserwärmung
des Hohlleiterabschnitts. Der Vorgang ist in der Fig. 7 skizziert. Die beiden Enden
des Hohlleiterabschnitts 55 werden mit Kontaktringen 56 versehen und über die Niederspannungswicklung
des Transformators 57 mit dem Netz verbunden. Nach Reaktivierung .des Klebers durch
Erwärmung auf etwa 100° C wird die Folie 61 mit Hilfe des Balles 59, der über den
Anschlußstutzen 58 mit Druckluft versorgt wird, in geschilderter Weise an die Hohlleiterwandung
angeklebt. Die Kappe 60 am anderen Ende des Hohlleiterabschnittes dient als Anschlag
für den Ball.
-
Ein weiteres neuartiges Verfahren zum Befestigen der Folie ;an der
Hohlleiterinnenwandung ist in der Fig. 8 dargestellt. Bei diesem Verfahren wird
zur Reaktivierung des Klebers Heißdampf benutzt. Um gleichzeitig bei der Hitzeeinwirkung
ein Glätten der Folie 63 zu erreichen, ist ein torpedoartiger Hohlkörper 65 vorgesehen,
der mit Hilfe der Zugvorrichtung 62 durch die lose in :den Hohlleiter 64 eingebrachte
Folie gezogen wird. Der Hohlkörper ist an seiner Wandung mit ringförmig angeordneten
Bohrungen 66 versehen, im übrigen aber geschlossen.
Über den Anschlußstutzen
67 wird ihm über einen Schlauch 68 Heißdampf zugeführt, der aus den Bohrungen 66
austreten kann. Das Reaktivieren des Klebers und das Ankleben der Folie geschehen
bei diesem Verfahren in einem Arbeitsgang.