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Gasdichte, lösbare Kupplung für Hohlleiterabschnitte Die Erfindung
betrifft gasdichte, lösbare Kupplungen für Hohlleiterabschnitte.
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Die Erfindung bezweckt das Zusammensetzen von Hohlleiterabschnitten,
über die hochfrequente elektrische Energie ohne wesentliche Verluste von einer Station
zu einer anderen übertragen werden soll. Bei einer solchen Anlage werden herkömmlicherweise
Hohlleiter benutzt, die aus einzelnen Abschnitten von Metallrohren bestehen und
in der gewünschten Länge und Gestalt zusammengesetzt werden. Häufig werden die Rohrleitungen
mit einem unter Druck stehenden inerten Gas gefüllt, und in jedem Fall muß das Innere
der Rohrleitung gegen Verunreinigungen von außen her abgedichtet werden. Zu diesem
Zweck müssen die Verbindungsstellen zwischen den einzelnen Hohlleiterabschnitten
gasdicht abgedichtet werden.
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Es hat sich ferner gezeigt, daß der Metallaufbau der Hohlleiter an
den Verbindungsstellen keine Unterbrechungen aufweisen darf, die die elektrische
Leitfähigkeit der inneren Wandfläche unterbrechen. Treten solche Unterbrechungen
auf, so verursachen diese eine Dämpfung der elektromagnetischen Wellenenergie und
Strahlungsverluste und können bei einer Hochleistungsanlage nicht geduldet werden.
Um diesen Anforderungen zu genügen, war es früher üblich, die Enden der Abschnitte
miteinander zu verschweißen oder zusammenzulöten. Dieses Verfahren ist nicht nur
zeitraubend und teuer, sondern hat auch vom Standpunkt der Wartung und der Reparatur
aus offensichtlich Nachteile. Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbindung,
die mühelos zusammengefügt und wieder gelöst werden kann und bei der die Schwierigkeiten
einer gasdichten Abdichtung und der elektrischen Leitfähigkeit behoben sind.
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Es gibt bereits eine gasdichte, lösbare Kupplung für Hohlleiterabschnitte,
die einen metallischen Befestigungsteil aufweist, der entgegengesetzt zueinander
liegende, die Flansche der Hohlleiterabschnitte verbindende Flächen hat, mit einem
elastischen, verformbaren Dichtungsteil, der auf beiden Seiten des Befestigungsteils
angebracht ist, wobei jeder dieser Dichtungsteile bei gelöster Kupplung über die
verbindenden Flächen vorsteht und, wenn die Flansche gegen den Befestigungsteil
festgezogen sind, so verformt ist, daß er sich dichtend an den einen der Flansche
anlegt, wobei der Befestigungsteil mehrere überhöhte, verformbare Berührungsteile
aufweist.
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Die Erfindung verbessert derartige Kupplungen dadurch, daß die Berührungsteile
um jede der die Flansche verbindenden Flächen herum in Form eines ununterbrochenen
Bandes angeordnet und mit diesen als zusammenhängendes Ganzes geformt sind, wobei
diese Berührungsteile über die die Flansche miteinander verbindenden Flächen um
ein Stück vorstehen, das kleiner ist als dasjenige, um welches die Dichtungsteile
im nicht verformten Zustand vorstehen, aber doch groß genug ist, jeden Spielraum
zwischen dem Befestigungsteil und den Flanschen zunichte zu machen, wenn die letzteren
so zusammengezogen sind, daß sie eine dichtende Verbindung eingehen, wobei sich
die Berührungsteile so verformen, daß sie ungefähr mit den verbindenden Flächen
abschneiden, wenn die Flansche gegen diese festgezogen sind, derart, daß zwischen
den Flanschen längs des Umfanges derselben eine zuverlässige elektrische Verbindung
besteht, wobei ferner die die Flansche verbindenden Flächen mit in sie eingebrachten,
ununterbrochenen und in Umfangsrichtung verlaufenden Nuten versehen sind, wobei
der elastische, verformbare Dichtungsteil in jede dieser Nuten hineingepreßt ist
und ein Volumen besitzt, welches dasjenige der Nut nicht überschreitet, und wobei
jeder dieser Dichtungsteile einen Teil besitzt, der über diese die Flansche verbindenden
Flächen des Befestigungsteils derart vorsteht, daß er sich an einen der Metallteile
legt und in der Nut deformiert, wenn die Flansche gegen den Befestigungsteil festgezogen
sind.
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Die verformbaren Berührungsteile können als Ganzes mit dem Befestigungsteil
geformt und neben der am inneren Umfangsteil der Fläche befindlichen Nut angeordnet
sein.
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Die Erfindung hat unter anderem die Vorteile, daß die an den Flanschen
gebildeten Berührungsteile im Gegensatz zu dem Bekannten verformbar sind und
ein
Verziehen und Ausrichtungsfehler kompensieren können, die in der Hohlleiterverbindung
vorhanden sein können. Die Berührungsteile besitzen auch ziemlich geringe Größe
und gehen in Form eines ununterbrochenen Bandes um den Innenumfang des die Dichtung
haltenden Teils herum, während die Berührungsteile bei der bekannten Einrichtung
um den Außenumfang des die Dichtung haltenden Teils herumgehen. Wenn die Hohlleiterflansche
miteinander gekuppelt werden, werden die Berührungsteile derart verformt, daß sie
mit der Oberfläche des Befestigungsteils bündig liegen, natürlich außer wenn zwischen
den Flächen des Befestigungsteils und dem Flansch ein gewisser Spielraum vorhanden
ist, in welchem Fall sie nicht so stark verformt werden, aber immerhin so weit nach
außen vorstehen, daß sie das Klaffen aufheben, das sonst entstehen würde.
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Außerdem stehen bei der Kupplung nach der Erfindung die Berührungsteile
im Vergleich zu den Vorsprüngen an dem elastischen Dichtungsring um einen ziemlich
geringen Betrag vor. Es muß mithin eine ziemlich große Verformung der Vorsprünge
des Dichtungsringes stattfinden, bevor man eine Berührung Metall-auf-Metall erhält.
Hierdurch wird dafür gesorgt, daß sowohl eine gute Dichtung für das gasförmige Medium
hergestellt als auch die gute elektrische Leitung gewahrt wird.
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Durch die Erfindung wird neben der gasdichten Verbindung zwischen
den Abschnitten auch zwangläufig die elektrische Verbindung über deren gesamten
Umfang hinweg mit Sicherheit hergestellt und eine Dichtungsvorrichtung geschaffen,
die leicht eingebaut und wieder ausgebaut werden kann, wiederholt verwendbar ist
und mit der eine Hochdruckdichtung an jeder Anlage hergestellt werden kann.
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Die elektrischen Kontaktmittel gleichen alle Oberflächenverformungen
oder Unregelmäßigkeiten an den aneinander anliegenden Teilen aus.
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Die Kupplung kann in wirtschaftlicher Weise in verschiedenen Ausführungen
für verschiedene Anlagen hergestellt werden.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachfolgend im einzelnen beschrieben.
In der Zeichnung ist Fi g. 1 eine schaubildliche Darstellung einer Verbindungsstelle
bei einem Hohlleiter mit einer eingebauten erfindungsgemäßen Kupplung, F i g. 2
eine schaubildliche Darstellung einer vollständigen Kupplung, F i g. 3 ein Querschnitt
nach Linie 3-3 in F i g. 2, F i g. 4 ein Querschnitt nach Linie 4-4 in F i g. 1
und F i g. 5 ein Ausschnitt aus einer Schnittzeichnung nach der Linie 5-5 in F i
g. 3.
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Die F i g. 1 zeigt zwei Hohlleiterabschnitte 10 und
11, die stirnseitig zu einem Hohlleiter miteinander vereinigt sind. Die Abschnitte
10 und 11 weisen den gleichen rechteckigen Querschnitt auf sowie an der Stirnseite
einen Flansch 12 mit einer Anzahl von in Abständen angeordneten Löchern zur Aufnahme
von Schrauben, mit deren Hilfe die Abschnitte miteinander vereinigt werden.
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In bezug auf hochfrequente elektromagnetische Energie kann die Innenwandung
der Abschnitte 10 und 11 als eine Leitung zur Fortpflanzung der Energiewellen durch
den inneren offenen Raum angesehen werden, oder die Innenseite der Wandung kann
auch in herkömmlicher Weise als ein elektrischer Leiter angesehen werden. In jedem
Falle muß die Innenseite des Hohlleiters elektrisch leiten, und es hat sich gezeigt,
daß jede Unstetigkeit oder Unterbrechung in dieser Wandfläche zu einer Dämpfung
der übertragenen Energie oder zu Strahlungsverlusten führt. Außerdem muß das Innere
der Abschnitte 10 und 11 abgedichtet werden, einerseits um ein Entweichen eines
im Inneren befindlichen und unter Druck stehenden Gases und andererseits um ein
Eindringen von Verunreinigungen zu verhindern.
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Zwischen die Flansche 12 ist eine erfindungsgemäße Dichtungsvorrichtung
eingeschaltet, die im ganzen mit 20 bezeichnet ist. Wie am besten aus F i g. 2 zu
ersehen ist, weist die Vorrichtung einen Körper 21 auf, der aus einem geeigneten
Metall in Form eines offenen, der Form der Flansche 12 entsprechenden Rahmens
hergestellt ist. Der Körper 21 weist eine innere Randkante 22, eine Außenkante 23
und die entgegengesetzten Seiten 24 und 25 auf. Der Körper 21 ist
in Abständen mit Öffnungen 26 zur Aufnahme von Befestigungsmitteln versehen. Die
innere Randkante 22 des Körpers 21 ist genau auf die Innenwandungen der Abschnitte
10 und 11 ausgerichtet und stellt in der Auswirkung eine Fortsetzung dieser Wandflächen
dar, wie am besten aus F i g. 4 zu ersehen ist.
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An den beiden entgegengesetzten Seiten 24 und 25 ist je eine fortlaufende
Nut 27 bzw. 28 vorgesehen, welche beide Nuten vorzugsweise Rücken an Rücken gegenüberliegend
angeordnet sind und einen rechteckigen Querschnitt aufweisen. Das zwischen den Nuten
27 und 28 befindliche Material des Körpers 21 bildet eine feste Wandung, die in
Abständen mit Durchbrechungen versehen werden kann, um Verbindungsöffnungen
30 zu schaffen. Die Nuten 27 und 28 folgen allgemein der Bahn der
Randkanten 22 und 23, sind jedoch an den Ecken abgerundet, um scharfe Biegungen
an den Ecken des Körpers 21 zu vermeiden.
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In die Nuten 27 und 28 sind Dichtungsteile 33 bzw. 34 eingelegt, die
aus den Nuten hinausragen und abdichtend an den Flanschen 12 anliegen. Die Teile
33 und 34 sind aus einem elastischen verformbaren Material hergestellt und weisen
einen Mittelteil 36 auf, der nach außen über die Ebene der Seiten 24 und 25 hinaus
vorsteht. An jeder Seite des Mittelteils 36 sind hohle Kanäle 37 und 38 vorgesehen,
die einen Hohlraum bilden, in den hinein der Mittelteil beim Anliegen an den Flanschen
12 verformt werden kann. Dies erfolgt natürlich dann, wenn die Flansche 12 von den
Befestigungsschrauben 14 nach innen zum Körper 21 hin zusammengezogen werden. In
übereinstimmung mit dem Vorstehenden können die Dichtungsteile 33 und
34 durch angeformte Verbindungsglieder 39 miteinander verbunden sein, die
sich durch die Öffnungen 30 hindurch erstrecken und beim Formen hergestellt werden.
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Die volumetrische Beziehung zwischen den Dichtungsteilen 33 und 34
und den Nuten 27 und 28 ist so gewählt, daß die Dichtungsteile vollständig in die
Nuten hineingedrückt werden können, wie in der F i g. 4 dargestellt ist. Theoretisch
wird hierdurch ermöglicht, daß die Flansche 12 über deren ganze Fläche hinweg sich
an die Seiten 24 und 25 anlegen, so daß zwischen den Flanschen und dem Körper 21
kein Spielraum mehr besteht.
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Die Oberflächen der Flansche 12 können jedoch kleine Unregelmäßigkeiten
oder Verwerfungen aufweisen,
so daß die Flansche an den Seiten 24
und 25 über die ganze Ausdehnung hinweg nicht genau anliegen. Der hierdurch entstehende
Spielraum kann vom mechanischen Standpunkt aus gering sein, so daß die Dichtungsfunktion
der Teile 33 und 34 nicht beeinträchtigt wird, kann jedoch ausreichen, um einen
elektrischen Spalt zu erzeugen, der eine Unterbrechung der Kontinuität der Wandungen
der Abschnitte 10 und 11 und des Körpers 21 darstellt.
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Um eine zwangläufige elektrische Leitfähigkeit über die ganze Fläche
hinweg zwischen den Abschnitten 10 und 11 und dem Körper 21 zu sichern, ist dieser
mit einer Anzahl von Kontaktmitteln 40 ausgebildet, derart, daß um die gesamte innere
Peripherie des Körpers herum zwangläufig ein elektrischer Kontakt hergestellt wird.
Diese Kontaktmittel 40 bestehen aus einer Anzahl von schwach erhöhten und
verhältnismäßig scharfen Rippen, die aus dem Material des Körpers 21 herausgepreßt
werden können, wie am besten aus F i g. 5 zu ersehen ist, und die mit geringem Abstand
voneinander ein fortlaufendes Band bilden, das sich um den inneren Teil der Seiten
24 und 25 in der Nähe der Randkante 22 herum erstreckt. Wie dargestellt, sind zwei
solcher Kontaktbänder 40 vorgesehen, deren genaue Anordnung selbstverständlich verschiedenen
Bedingungen und verschiedenen Materialien entsprechend erheblich verändert werden
kann.
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Die Strecke, über die die Kontaktmittel 40 über die Ebene der
Seiten 24 und 25 hinaus vorstehen, ist klein im Vergleich zu der der vorstehenden
Teile 36 der Glieder 33 und 34. Daher werden die Dichtungsteile 33 und 34 im wesentlichen
vollständig in den Dichtungseingriff verformt, bevor sich die Kontaktmittel
40 an die Flansche 12 anlegen. Ferner sind die Kontaktmittel 40 derart
verformbar, daß sie sich im wesentlichen vollständig auf die Seiten 24 und 25 an
allen Stellen des Körpers 21 ausrichten und sich fest an die gegenüberstehenden
Flanschflächen anlegen. An denjenigen Stellen jedoch, an denen zwischen dem Körper
21 und den Flanschen 12 normalerweise ein kleiner Zwischenraum entstehen würde,
überbrücken die Kontaktmittel 40 den Spalt und stellen so eine elektrische Verbindung
her.