DE1160048B

DE1160048B - Rechteckhohlleiter und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE1160048B
Application number: DEF37087A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Karl Heinz Hahne
Original assignee: Felten and Guilleaume Carlswerk AG
Current assignee: Felten and Guilleaume Carlswerk AG
Priority date: 1962-06-16
Filing date: 1962-06-16
Publication date: 1963-12-27
Also published as: US3234489A

Description

Die Erfindung betrifft einen Rechteckhohlleiter, von welchem zur Übertragung elektromagnetischer Wellen mehrere mittels Flanschen zur Hohlleitung zusammengefügt sind, mit einer Wandung aus geschichtetem Werkstoff, die an der dem Hohlleiterinnenraum zugekehrten Seite aus einem mehrfach abgekanteten Blech besteht, dessen die Hohlleiterwände bildende Innenflächen aus elektrisch gut leitendem Werkstoff gebildet sind.

Solche Hohlleiter werden zum Zwecke der Übertragung elektrischer Energie in bestimmten Wellenmodi erregt.

Der Rechteckhohlleiter erfüllt die Bedingung für das Entstehen des magnetischen H₁₀-Modus. Rechteckhohlleiter werden bei kleinem Querschnitt aus nahtlosen Metallrohren gezogen. Bei Verwendung von homogenem Metall, genauen Ziehwerkzeugen und gleichmäßiger Durchführung des Ziehprozesses entstehen Hohlleiter, die den Anforderungen an die Maßhaltigkeit genügen und bei genügend großer Wandstärke auch bei der Montage und im Betrieb ausreichend formhaltig sind.

Zur Herstellung von Rechteckhohlleitern größeren Querschnitts ist das Ziehverfahren technisch nicht mehr anwendbar oder unwirtschaftlich. Diese Hohlleiter werden meist aus Blechen hergestellt, die in den gewünschten Abmessungen abgekantet und durch eine verlötete oder geschweißte Flanschnaht zum geschlossenen Hohlleiter geformt werden.

Bei der Herstellung nach diesem Verfahren treten jedoch erhebliche Schwierigkeiten auf. Um allen Anforderungen an die Formhaltigkeit gerecht zu werden, müssen Bleche genügender Festigkeit und ausreichender Stärke verwendet werden. Mit zunehmender Stärke der verwendeten Bleche wird es schwieriger, diese durch Abkanten genau zu verformen, denn in dem Maße, wie die Kräfte, die zur Verformung der Bleche benötigt werden, anwachsen, müssen schwerere Maschinen verwendet werden. Je schwerer aber eine solche Maschine ist, desto schwieriger ist es, sie mit der erforderlichen Genauigkeit arbeiten zu lassen.

Es sind ebenfalls Hohlleiter bekannt, zwischen deren rechteckigem Hohlleiterinnenkörper und Außenmantel beliebigen Querschnitts ein in seinem Endzustand zellenförmig aussehendes Material angeordnet ist, wobei die Hohlachse der Zellen parallel zu der des Hohlleiterinnenkörpers läuft. Das zellenförmige Material besteht aus mehreren nicht zusammenhängenden Rohren unterschiedlichen Querschnittes, welche nachträglich durch Ziehen zusammen mit dem Außenmantel über den fertigen Rechteckhohlleiter und Verfahren
zu seiner Herstellung

Anmelder:
Feiten & Guilleaume Carlswerk

Aktiengesellschaft,
Köln-Mülheim, Schanzenstr. 24

Dr.-Ing. Karl Heinz Hahne, Junkersdorf (Kr. Köln), ist als Erfinder genannt worden

Hohlleiterinnenkörper geformt werden. Diese spezielle Konstruktion soll ohne Verformung einem Innendruck von 14 bis 35 kg/cm² standhalten, entsprechend dem Druck der Luft oder des Gases, mit welchem der Hohlleiter gefüllt sein soll. Infolgedessen bestehen die Rohrelemente aus einem schweren metallischen Werkstoff, womit unvermeidbar ein hohes Eigengewicht des Hohlleiters verbunden ist.

Weiter sind Hohlleiter bekannt, bei welchen die dünne Metallschicht, die zur Feldbegrenzung dient, mit Hilfe einer Kunststoffzwischenschicht, vorzugsweise aus aushärtendem Kunststoff, mit einer äußeren tragendbn Konstruktion kraftschlüssig verbunden ist. Obwohl diese Hohlleiterkonstruktion gegenüber dem oben beschriebenen Aufbau eines Hohlleiters aus starken Blechen schon erhebliche Vorteile aufweist, haften ihr noch Nachteile an, die mit der Konstruktion nach der Erfindung behoben werden. Da aushärtbare Kunststoffe insbesondere in thermischer Hinsicht veränderliche Eigenschaften aufweisen, sind die beim Bau von Hohlleitern, bei welchen in den geometrischen Abmessungen nur sehr enge Toleranzen zugelassen sind, nicht einfach zu handhabende Werkstoffe. Bei Hohlleitern mit großem Querschnitt und entsprechend großer Länge stellt die Kunststoffzwischenschicht ebenfalls einen beträchtlichen Prozentsatz am Gesamtgewicht des Hohlleiters; diese Konstruktion bringt daher in dieser Hinsicht nur eine geringe Verbesserung.

Die vorstehend aufgezeigten Schwierigkeiten und Nachteile werden jedoch durch die neue Konstruktion behoben. Ihre Aufgabe ist es, einen Hohlleiter zu schaffen, welcher bei beträchtlicher Reduktion seines Eigengewichtes gleiche oder bessere mechanische Festigkeit aufweist und rationeller herzu-

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stellen ist. Die Erfindung bezieht sich daher auf einen Rechteckhohlteiter, von welchem zur Übertragung elektromagnetischer Wellen mehrere mittels Flanschen zur Hohlleitung zusammengefügt sind, mit einer Wandung aus geschichtetem Werkstoff, die an der dem Hohlleiterinnenraum zugekehrten Seite aus einem mehrfach abgekanteten Blech besteht, dessen die Hohlleiterwände bildende Innenflächen aus elektrisch gut leitendem Werkstoff gebildet sind, wobei

für den Schließflansch 6 a und 6 b und an den Schmalseiten je ein Streifen für den Endflansch 6 c ausgespart wird.

Durch das Auflegen einer Druckplatte auf das Wabenmaterial 2 und Beheizung — beispielsweise durch Beheizung der Grundplatte und der Druckplatte — unter gleichzeitiger Ausübung eines Drukkes durch die Druckplatte wird der Kleber gehärtet. Nach Abnahme der Druckplatte kann das Gegen-

erfindungsgemäß eine der Schichten der Wandung io blech 3 aufgelegt und in gleicher Weise mit dem aus einem in Form von Waben mit senkrecht zur Wabenmaterial 2 verklebt werden. Es ist auch mög-Hohlleitexwand stehenden Achsen aufgebauten form- lieh, das Grundblech 1, das Wabenmaterial 2 und das steifen Werkstoff besteht. Gegenblech 3 zunächst unter Zwischenfügen der

Die gestellte Aufgabe wird demnach dadurch ge- Klebeschichten vollständig zu montieren und dann löst, daß eine Reduktion des Gesamtgewichtes durch 15 unter Anwendung von Druck und Erwärmung im die neue Hohlkonstruktion der Hohlleiterwandung, ganzen auszuhärten. Das Gegenblech 3 bedeckt nur

das Wabenmaterial 2; die Seitenstreifen 6 a und 6 b des Grundbleches werden hochgebogen und mit dem Wabenmaterial verklebt, wobei es zweckmäßig ist, die Seitenstreifen so zu bemessen, daß sie über die endgültige Stärke der Schichtkonstruktion, wie aus Fig. 2 zu ersehen, hinausragen.

Anschließend wird mit Hilfe eines spanabhebenden Werkzeuges, beispielsweise einer schmalen Kreissäge,

Die Innenfläche des Hohlleiters bildet das Grund- 25 überall dort in das Gegenblech 3 und das Wabenblech 1, darüber liegt die Stützschicht aus Waben- material 2 eine Nut 4 eingebracht, wo die Schichtmaterial 2, die Außenfläche bildet das Gegenblech 3. konstruktion zum Hohlleiterprofil abgekantet werden Diese Schichtkonstruktion ist in an sich bekannter soll. Diese Nut geht durch Gegenblech und Waben-Weise aufgebaut, indem das aufrecht stehende material hindurch, und nur das Grundblech 1 bleibt Wabenmaterial mit Hilfe eines Metallklebers auf das 30 stehen. Wegen der abgerundeten Kanten des Hohl-Grundblech aufgeklebt ist. Auf das Wabenmaterial leiterprofils wird die Breite der Nut 4 durch den ist das Gegenblech aufgeklebt. Das Wabenmaterial
seinerseits ist aus zellenartig miteinander verklebten
Streifen beliebigen Materials, vorzugsweise in Sechskantprofil, aufgebaut. Es ist bekannt und handeis- 35
üblich.

Der Vorteil der in Fig. 1 dargestellten Schichtkonstruktion besteht darin, daß trotz verhältnismäßig geringer Stärke von Grund- und Gegenblech infolge

der starren Verklebung mit dem Wabenmaterial eine 40 Festigkeit aufweist, ist es nun nicht mehr schwierig, sehr große Biege- und Druckfestigkeit erreicht wird, die vorbereitete Schichtkonstruktion durch Abkanten da das Wabenmaterial fast ausschließlich in Richtung um den Kern 5 zum Hohlleiterprofil zu formen. Die der Hohlleiterachsen seiner Waben beansprucht wird.
Gleichzeitig ist von großer Bedeutung, daß eine derartige Schichtkonstruktion ein relativ geringes Ge- 45
samtgewicht aufweist, da es sich um eine aus

eine Verbesserung der mechanischen Festigkeit durch Verwendung der geschichteten Wandung und eine rationelle Herstellung mittels des unten beschriebenen Verfahrens vorgeschlagen werden.

Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Schichtkonstruktion beispielsweise wie in Fig. 1 aus einem glatten, metallenen Grundblech, einem Wabenmaterial und einem Gegenblech aufgebaut.

Krümmungsradius der Kante und die Stärke des Grundbleches bestimmt. Wenn r der Krümmungsradius der Kante und t die Stärke des Grundbleches

muß die Nut mindestens die Breite γ (r+t) aufweisen.

Da die Schichtkonstruktion schon bei geringer Stärke von Grund- und Gegenblech eine ausreichende

gesprochene Hohlkonstruktion handelt. Damit wird bei langgestreckten Körpern, wie dies Hohlleiter meist sind, die Gefahr der Verformung durch das Eigengewicht stark vermindert.

Wie ein Hohlleiter nach der Schichtkonstruktion beispielsweise noch aufgebaut werden kann, ist aus den Fig. 2 bis 8 zu erkennen. In Fig. 2 ist der erste Schritt zur Herstellung eines Rechteckhohlleiters aus

beiden Seitenstreifen 6 a und 6 b liegen danach gegeneinander und werden miteinander verklebt.

Der so entstandene Hohlleitergrundkörper wird mit den Endflanschen versehen, wie in Fig. 5 dargestellt. Nach einer Weiterbildung der Erfindung bestehen die Endflansche aus zwei miteinander kraftschlüssig verbundenen Teilen, wobei der eine Teil 10 nur mit dem mechanisch tragenden Gegenblech 3 verbunden ist. Der andere, leichtere Teil ist nur mit dem elektrisch wirksamen Grundblech 1, beispielsweise durch Kleben, verbunden.

In die Kanten des Hohlleiterkörpers werden Progeschichtetem Material nach Fig. 1 dargestellt. Auf 55 file 7 eingelegt; diese können, wie in Fig. 5, voreiner ebenen Unterlage wird das Grundblech 1 so zu- gefertigte L-Profüe aus Metall oder Kunststoffen geschnitten, daß seine Abmessungen in der Breite der — beispielsweise aus glasfaserverstärkten PolyAbwicklung des Hohlleiterprofils entsprechen mit estern — sein. Sie können mit den durch die Schnitteinem zusätzlichen seitlichen Streifen 6 a und 6 b, stellen entstandenen Seitenkanten des Wabenmaterials der für die spätere Ausbildung des Schließflansches 60 verklebt werden, doch ist dies nicht unbedingt ervorgesehen ist. Anschließend wird das Waben- forderlich.

material 2 auf das Grundblech aufgeklebt. Das kann Der Endflansch 10 trägt einen kräftig ausgebilde-

beispielsweise dadurch geschehen, daß das Grund- ten Kragen 9, der auf die Gegenbleche 3 aufgeschoblech in bekannter Weise mit einem Kleber bestrichen ben wird und durch zwischen den Winkeln 7 und dem oder der Kleber mit einer Spritzpistole aufgetragen 65 Kragen 9 angeordnete Formstücke 8 eine formwird. Auf das vorbereitete Grundblech wird die schlüssige Verbindung herbeiführt. Der Endflansch Matte aus Wabenmaterial so aufgelegt, daß an den wird mit dem Hohlleitergrundkörper verklebt. Der beiden Längsseiten des Grundbleches je ein Streifen Endflansch 10 kann auch zweigeteilt werden, wobei

die Teilung zweckmäßig so vorgenommen wird, daß sich die beiden Teile auf den verklebten Seitenstreifen 6 a und 6 b schließen.

An seiner Vorderseite weist der Flansch 10 ein Fenster auf, welches gegenüber den Endstreifen 6 c des Hohlleitergrundkörpers mit so viel Spiel dimensioniert ist, daß er mit diesen Endstreifen 6 c des Hohlleitergrundkörpers noch kernen Formschluß aufweist. Der Endstreifen 6 c ragt frei aus dem Fenster heraus.

Der eigentlich elektrisch wirksame Flanschteil 11 wird nun genau passend auf den Endstreifen 6 c und gegen den mechanisch wirksamen Flanschteil 10 geschoben. Flansch 11 und Endstreifen 6 c können zusätzlich miteinander verklebt werden. Die beiden Flanschteile 10 und 11 können durch Verschrauben, Vernieten, Verlöten, Verschweißen oder Verkleben miteinander verbunden werden. Hierbei werden die elektrisch wirksamen Teile des Hohlleiterkörpers nur geringfügig mechanisch beansprucht. Jedoch wird durch diesen letzten Schritt der Formschluß des Flansches mit dem elektrisch wirksamen Teil des Hohlleiters erreicht.

Nach einer Fortbildung der Erfindung ist ein weiteres Verfahren zur Herstellung eines Hohlleitergrundkörpers möglich. Gewöhnlich wird das Wabenmaterial in Blechpaketen entsprechender Höhe angeliefert, bei dem die Einzelbleche in der Weise teilweise miteinander verklebt sind, daß sie beim Auseinanderziehen die Wabenform ergeben. Gemäß einer Ausgestaltung des Erfindungsgedankens werden nach Fig. 7 im Zuge dieser Pakete an geeigneten Stellen über Zwischenlagen 13 U-förmig gefaltete Blechstreifen 12 vorgesehen, die nur an ihren Außenseiten mit dem Wabenmaterial verklebt werden. Beim Aufkleben des Wabenmaterials auf das Grundblech werden die U-förmigen Blechstreifen 12 auf den Kantenlinien 4 des Hohlleiters angeordnet. Das Gegenblech 3 wird in den Abmessungen der Seitenflächen des Hohlleiters entsprechenden Streifen mit dem Wabenmaterial verklebt.

Nach Fig. 7 und 8 öffnen sich beim Abkanten der vorbereiteten Schichtkonstruktion die U-förmigen Blechstreifen 12 unter Herausfallen der Zwischenlagen 13 und bilden gleichzeitig die entlang den Hohlleiterkanten laufenden Winkel entsprechend den Winkeln 7 in Fig. 5.

Ein fertiger Hohlleiter nach der Erfindung ist in Fig. 6 dargestellt. Er zeichnet sich besonders durch geringes Gewicht, große mechanische Festigkeit und Formbeständigkeit aus. Die mittels Schichtkonstruktion aufgebauten Wände gewähren eine gute Biege- und Ausbeulsteifigkeit. Bei senkrechter Montage der Hohlleiter nehmen die Winkel 7 zusammen mit den Gegenblechen 3 fast ausschließlich die Zugkräfte auf. Durch die erfindungsgemäße Unterteilung des Flansches ist das elektrisch wirksame Grundblech 1 ohne Stoßstelle bis zur Frontebene durchgeführt und gewährt beim Aneinanderflanschen mehrerer Hohlleiter einen glatten und reflexionsfreien Übergang. Am Flansch sind Befestigungsbohrungen und Rillen zur Aufnahme der Dichtungsstreifen, wie bekannt, vorgesehen, jedoch der Übersichtlichkeit wegen nicht dargestellt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Rechteckhohlleiter, von welchem zur Übertragung elektromagnetischer Wellen mehrere mittels Flanschen zur Hohlleitung zusammengefügt sind, mit einer Wandung aus geschichtetem Werkstoff, die an der dem Hohlleiterinnenraum zugekehrten Seite aus einem mehrfach abgekanteten Blech besteht, dessen die Hohlleiterwände bildende Innenflächen aus elektrisch gut leitendem Werkstoff gebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Schichten der Wandung aus einem in Form von Waben mit senkrecht zur Hohlleiterwand stehenden Achsen aufgebauten formsteifen Werkstoff besteht.

2. Hohlleiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der geschichtete Werkstoff aus einem glatten metallenen Grundblech (1), einem Wabenmaterial (2) und einem Gegenblech (3) aufgebaut ist.

3. Hohlleiter nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Wabenmaterial aus zellenartig miteinander verklebten Streifen beliebigen Materials besteht.

4. Hohlleiter nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das metallene Grundblech (1) um einen den Abmessungen des Hohlleiters entsprechenden Formkern abgekantet und mittels gekanteter Längsstreifen (6 a und 6 b) verklebt ist.

5. Hohlleiter nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die auf das Grundblech folgenden Schichten längs der Eckkanten unterbrochen und verstärkende Profile an diesen Schichtkanten angeordnet sind.

6. Hohlleiter nach den Ansprüchen 1 bis 5, von denen mehrere mittels Flanschen zu einem Leitungszug zusammengefügt werden können, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Flansch aus zwei Teilen, welche miteinander kraftschlüssig verbunden sind, besteht.

7. Hohlleiter nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß einer der beiden Flanschteile nur mit dem elektrisch wirksamen Grundblech (I)₃ der andere nur mit den als mechanische Stütze wirkenden Hohlleiterteilen, beispielsweise durch Kleben, verbunden ist.

8. Verfahren zur Herstellung ernes Hohlleiters nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst das Grundblech (1), das Wabenmaterial (2) und das Gegenblech (3) entsprechender Abmessungen miteinander verklebt, dann die Seitenstreifen (6 a und 6 b) des Grundbleches abgekantet und mit den Seitenflächen der Schicht verklebt, danach an den für die Ecken des Hohlleiters vorgesehenen Stellen mit einem spanabhebenden Werkzeug Längsnuten bis zum Grundblech in den geschichteten Werkstoff eingebracht, anschließend das Formen des Grundbleches um einen den Hohlleitermaßen entsprechenden Formkern durch Abkanten und das Verkleben der nun aneinanderstoßenden Seitenstreifen (6 a und 6 b) vorgenommen, hierauf die Schnittflächen der Schicht an den Hohlleiterkanten mit Profilmaterial verstärkt und zum Schluß die Flanschteile miteinander und mit den elektrisch und mechanisch wirksamen Teilen fest verbunden werden.

9. Verfahren zur Herstellung eines Hohlleiters nach den Ansprüchen 1 bis 4, 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst das Grundblech (1) mit einem Wabenmaterial, in

welches nach Fig. 7 an den für die Kanten des Hohlleiters vorgesehenen Stellen U-förmige Profilbleehe (12) fest eingeklebt sind, und mit dem Gegenblech (3) entsprechender Abmessungen verklebt, dann die Seitenstreifen (6 a und 6 b) des Grundbleches abgekantet und mit den Seitenflächen der Schicht verklebt, danach das Formen des geschichteten Materials um einen den Hohlleitermaßen entsprechenden Formkern durch

Abkanten und das Verkleben der nun aneinanderstoßenden Seitenstreifen (6 a und 6 b) vorgenommen und zum Schluß die Flanschteile miteinander und mit den elektrisch und mechanisch wirksamen Teilen fest verbunden werden.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1814 727;
britische Patentschrift Nr. 83Q 365.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen