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Kupplungsstück in Koaxialleitungsbauweise Die Erfindung bezieht sich
auf ein Kupplungsstück in Koaxialleitungsbauweise zur Verbindung zweier, wenigstens
nahezu parallele Achsen aufweisender Hohlleiterabschnitte für elektromagnetische
Wellen, die insbesondere rechteckigen oder quadratischen Querschnitt haben und um
eine gemeinsame, beide Hohlleiterebenen durchdringende Achse, in der der Innenleiter
der Koaxialleitung verläuft, schwenkbar sind, und bei dem zwei kurze rohrförmige
Ansätze (Buchsen) an den Hohlleiterabschnitten den Innenleiter rotationssymmetrisch
umgeben.
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Zur Übertragung hochfrequenter elektromagnetischer Wellen dienen Hohlleiter
mit rundem, rechteckigem oder quadratischem Querschnitt. Sind zwei derartige Hohlleiterabschnitte
unter einem bestimmten Winkel miteinander zu verbinden, so werden im einfachsten
Fall Krümmer oder Winkelstücke als übergänge verwendet. Für während des Betriebs
oder der Montage einstellbare Abwinkelungen sind auch flexible übergangsstücke bekanntgeworden.
Bei vorzugsweise parallelflächiger Anordnung von rechteckigen Hohlleitern werden
häufig auch Drehkupplungen angewendet, die durch sperrtopfartige Hochfrequenz-Verdrosselungen
hochfrequenzdicht gestaltet sind. Die genannten Kupplungsanordnungen sind jedoch
in vielen Fällen zu unförmig und mit zu großem Aufwand verbunden. Es sind zwar in
Koaxialleitungsbauweise hergestellte übergänge bekannt, die einfacher und weniger
aufwendig sind. Diese haben jedoch den Nachteil, daß sie besonders bei räumlich
gedrängtemAufbau Montageschwierigkeiten ergeben. Zudem neigen die meisten Verbindungen
-dieser Art nach längerer Betriebszeit zu Kontaktstörungen an den übergangsstellen,
hervorgerufen durch Korrosionserscheinungen an den Schneidenkontakten.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein derartiges Kupplungsstück
in Koaxialleitungsbauweise zu schaffen, das die Nachteile bisheriger Ausführung
vermeidet.
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Diese Aufgabe wird, ausgehend von einem Kupplungsstück in Koaxialleitungsbauweise,
zur Verbindung zweier, wenigstens nahezu parallele Achsen aufweisender Hohlleiterabschnitte
für elektromagnetische Wellen, die insbesondere rechteckigen oder quadratischen
Querschnitt haben und um eine gemeinsame, beide Hohlleiterebenen durchdringende
Achse, in der der Innenleiter der Koaxialleitung verläuft, schwenkbar sind, und
bei dem zwei kurze rohrförmige Ansätze (Buchsen) an den Hohlleiterabschnitten den
Innenleiter rotationssymmetrisch umgeben, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die
Buchsen auf deil Kupplungsseiten Flanschansätze tragen, die mit breiten und planen,
eine an sich bekannte Radialleitung bildenden Auflageflächen ausgestattet sind,
wobei die Flanschansätze an der den Auflageflächen abgewandten Seite keilförmig
gestaltet sind, und von einem diagonal unterteilten, innen mit einer rundumlaufenden
Keilnut versehenen Ring umgeben sind, dessen beide Teile die Flanschansätze umgreifen,
und durch den die beiden Flanschflächen mittels tangential durch die Ringhälften
geführter Schrauben verspannbar sind.
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Zwar ist durch die USA.-Patentschrift 2 830 276 eine Hohlleiterdrehkupplung
bekannt, bei der das Verbindungsstück als Koaxialleitung ausgebildet ist, dessen
Außenleiter ebenfalls aus zwei kurzen rotationssymmetrischen Buchsen besteht. Unterschiedlich
zum Erfindungsgegenstand sind jedoch diese Buchsen entweder in einem Falle mit Schneidenkontakten
für die elektrische Verbindung ausgestattet, denen in einem weiteren Ausführungsbeispiel
zusätzliche, axial verlaufende sperrtopfartige Hochfrequenzverdrosselungen der eingangs
erwähnten Art zugeordnet sind. Diese andersartige Lösung hat jedoch die bereits
eingangs erwähnten nachteiligen Folgen bezüglich erhöhten Raumbedarfs und mangelnder
elektrischer Kontaktierung.
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Ähnliche, jedoch meist noch wesentliche kompliziertere Hohlleiterdrehkupplungsanordnungen
sind durch die USA.-Patentschriften 2 584 399 und 2 967 280 bekannt sowie durch
den am Schluß zitierten Artikel aus der Telefunkenzeitung.
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Durch die USA.-Patentschrift 2 937 893 ist außerdem ein Kupplungsstück
zur Verbindung zweier Rohre für den Transport von Medien, die unter hohem Druck
und unter hoher Temperatur stehen, bekannt, bei der die beiden Rohrabschnitte elastische
Flanschansätze tragen, die mittels einer keilförmigen Verspannvorrichtung über ein
Spannband unter Verformung der Flanschansätze zusammengepreßt werden. Diese Patentschrift
hat also mit dem Erfindungsgegenstand lediglich gemein, daß die Flansche in
ähnlicher
Form miteinander verbunden werden. Sonstige Hinweise auf die erfindungsgemäße Einrichtung
lassen sich jedoch dieser Patentschrift nicht entnehmen.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes besteht
darin, daß die Flanschansätze an ihrer Innenseite mit wenigstens gegen die Auflageflächen
zu offenen Ringnuten versehen sind, die einen elektrisch leitenden Zentrierring
enthalten.
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Vorteilhaft wird außerdem beim Erfindungsgegenstand die maximale radiale
Breite der planparallelen Flächen der Flanschansätze so bemessen, daß sie gerechnet
vom Innenradius des Außenleiters zwischen dem hälben Innendurchmesser des Außenleiters
und einem Viertel einer mittleren Betriebswellenlänge liegt.
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Eine derartige Anordnung hat den Vorteil, wenig Platz für den Einbau
zu beanspruchen, da der geringste Abstand der beiden Hohlleiter nur noch von der
Breite der Halbschalen abhängig ist. Die Schrauben für die Verbindung der beiden
Schalen sind zudem bei allen Einstellmöglichkeiten der Hohlleiterachsen leicht zugänglich.
Dadurch ist eine einfache Montage selbst unter schwierigen räumlichen Verhältnissen
gewährleistet.
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Die planparallelen Stirnflächen der Flansche stellen in vorteilhafter
Weise nicht nur einen galvanischen Flächenkontakt dar, sondern bilden zugleich eine
Radialleitung, die auch beim teilweisen oder unvollkommenen galvanischen Kontakt
diesen ersetzen. Zweckmäßig wird hierzu die Breite der Flansche in radialer Richtung
gerechnet, vom Innenradius des Außenleiters ab, zwischen dem halben Innendurchmesser
des Außenleiters und einem Viertel einer mittleren Betriebswellenlänge gewählt.
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Durch diese Dimensionierung und durch den Zentrierring wird eine sehr
gute Abdichtung gegen das Ausdringen der im Kupplungsstück übertragenen Hochfrequenzenergie
erreicht, so daß eine von niedrigen bis zu sehr hohen Frequenzen hin reflexionsarme
und streufeldarme Hohlleiterkupplung der eingangs erwähnten Art gegeben ist.
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Nachstehend wird die erfindungsgemäße Hohlleiterkupplung an Hand der
Zeichnung näher erläutert.
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In der Zeichnung ist eine Hohlleiterkupplungseinrichtung teilweise
aufgeschnitten dargestellt, um die Zuordnung der einzelnen Teile gut sichtbar zu
machen. Erfindungsgemäß sind zwei Hohlleiterabschnitte 1 und 2 über ein kurzes,
verdrehbares Koaxialleitungsstück miteinander verbunden. Das Koaxialleitungsstück
besteht aus den Büchsen 3 und 4, die jeweils mit den zugehörigen Hohlleiterenden
verbunden sind. Die Buchsen 3 und 4 sind an ihren inneren und den Auflageflächen
zugewandten Seiten mit nutförmigen Aussparungen versehen, in die ein Ring 5 eingelegt
ist. Dieser Ring .dient zur Zentrierung der beiden koaxialen Flanschstücke. Auf
ihrer Außenseite sind .die beiden Buchsen hinter ihrer planen Auflagefläche in ersichtlicher
Weise keilförmig hinterdreht. Zur Verspannung der Flanschverbindung dient der diagonal
unterteilte Ring 6. Er ist an seiner Innenseite mit einer Keilnut versehen, die
so ausgeführt ist, daß sie die konisch hinterdrehten Buchsen 3 und 4 eng umgreift.
Die beiden Halbschalen werden über tangential gerichtete Schraubverbindungen, bestehend
aus den Schrauben 7, zusammengepreßt. Es ist zweckmäßig, die eine der Halbschalen
mit passendem Gewinde 9 zur Aufnahme der Schrauben 7 zu versehen, so daß sich die
Verwendung von Schraubenmuttern erübrigt. Die Halbschalen sind an ihren Enden so
in Umfangsrichtung gekürzt, daß nach dem Zusammenpressen der beiden Ringe möglichst
geringe Zwischenräume zwischen den beiden Teilen des Ringes bleiben. Geringe Zwischenräume
sind deshalb von Bedeutung, da die elektrische Dichtheit der Verbindung durch den
Klemmring noch erhöht wird. Der Innenleiter der Verbindung wird in einer der Buchsen
durch ein Isolierkreuz 10 festgehalten und ragt zugleich als Kupplungsstift in beide
Hohlleiterabschnitte hinein. Die Ausbildung der Kupplungsstifte ist derart in an
sich bekannter Weise getroffen, daß eine praktisch reflexionsfreie Verbindung der
Hohlleiter gegeben ist.
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Es ist außerdem zweckmäßig, die radiale Breite der Flanschebenen so
zu wählen, daß sie gerechnet vom inneren Radius des Außenleiters zwischen dem halben
Innendurchmesser des Außenleiters und ein Viertel der mittleren Betriebswellenlänge
beträgt. Durch diese Dimensionierung ist, wie bereits erwähnt, nicht nur ein galvanischer
Flächenkontakt, sondern zugleich ein elektrischer Kurzschluß, hervorgerufen durch
die Bemessung entsprechend einer an sich bekannten Radialleitung, gegeben.
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Eine derart ausgeführte Verbindung benötigt eine nur geringe Bauhöhe
- in der Figur durch den mittleren Hohlleiterabstand h angedeutet -, da die Flanschansätze
-der Buchsen 3 und 4 praktisch bis an die Hohlleiterwandungen herangezogen werden
können, so daß die Bauhöhe nur noch durch die Breite des Nutrings 6 bestimmt wird.
Außerdem können die Hohlleiterabschnitte unter jedem beliebigen Drehwinkel zueinander
angeordnet und in einfacher Weise miteinander verbunden werden. Durch Verdrehen
des Nutrings 6 in jede Lage sind bei der Montage unter räumlich beengten Verhältnissen
die Klemmschrauben 7 immer leicht zugänglich. Die elektrische Dichtheit der Verbindung
andererseits ist durch die planen, eine Radialleitung bildenden Auflageflächen der
Flanschbuchsen 3 und 4, durch den über den Flansch gestülpten Klemmring 6 und durch
den Zentrierring 5 gesichert.