DE1640767B1

DE1640767B1 - Hohlraumisoliertes koaxiales hochfrequenzkabel

Info

Publication number: DE1640767B1
Application number: DE19681640767
Authority: DE
Inventors: Helmut Hildebrand; Hans Schreiber
Original assignee: KM Kabelmetal AG
Current assignee: KM Kabelmetal AG
Priority date: 1968-02-20
Filing date: 1968-02-20
Publication date: 1971-03-11
Also published as: FR2002283A1; CH483728A; SU454758A3; GB1188494A; BE728647A; NL6902073A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein hohlraumiso- messungen des Hohlleiters nicht durch zu hohen

liertes koaxiales Hochfrequenzkabel, welches aus Druck des verwendeten Kühlmittels verändert

einem Innenleiter und einem Außenleiter besteht, die werden.

durch aus Isolierstoff bestehende, mit Durchbrechun- Bei dem durch die deutsche Patentschrift 912 109 gen versehene Abstandshalter konzentrisch zueinan- 5 bekanntgewordenen Hochfrequenzenergiekabel wird der gehalten sind. Zwischen den beiden Leitern be- der Innenleiter mittels einer zirkulierenden Flüssigfindet sich ein gasförmiges Dielektrikum. keit gekühlt und es sind Vorkehrungen getroffen,

Bekanntlich wird die Belastbarkeit von koaxialen welche sicherstellen, daß die Flüssigkeit nicht in das

Hochfrequenzkabeln von der maximal zulässigen Dielektrikum des Kabels gelangt. Dieses bekannte

Innenleitertemperatur, die von den thermischen io Kabel ist dementsprechend in seinem Aufbau kom-

Eigenschaften des benutzten Feststoffdielektrikums pliziert und aufwendig und es müssen auch zusätz-

zwischen Innen- und Außenleiter abhängt, begrenzt. liehe Einrichtungen zur ständigen Kühlung der Flüs-

Die maximal zulässige Innenleitertemperatur liegt sigkeit vorgesehen werden.

beispielsweise bei der Verwendung von Polyäthylen Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein

für die Abstandshalterung bei ungefähr 100° C; wird 15 koaxiales Hochfrequenzkabel anzugeben, dessen

diese Temperatur überschritten, so besteht durch das übertragbare Hochfrequenzleistung gegenüber be-

Erweichen des Polyäthylens die Gefahr einer exzen- kannten Kabeln gleicher Abmessungen höher ist.

irischen Verlagerung des Innenleiters im Außenleiter, Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung mit einem

wodurch die Übertragungseigenschaften des Kabels Kabel der eingangs geschilderten Art dadurch gelöst,

verschlechtert werden. 20 daß an das Kabel ein Umwälzgebläse angeschlossen

Es ist des weiteren bekannt, daß der größte Teil ist, mittels welchem das gasförmige Dielektrikum in der insgesamt entstehenden Wärmeverlustleistung am einem in sich geschlossenen Kreislauf während des Innenleiter auftritt und daß der Wärmewiderstand Betriebes des Kabels umgewälzt wird. Durch den zwischen Innen- und Außenleiter wesentlich größer Vorgang des reinen Umwälzens des Dielektrikums ist als der Wärmewiderstand zwischen dem Außen- 25 ohne Kühlung wird in dem gasförmigen Dielektrikum leiter und dessen äußerer Umgebung. Dementspre- eine turbulente Strömung erzeugt und es ergibt sich chend ist die Temperaturdifferenz zwischen Innen- ein wesentlich schnellerer Transport der erwärmten und Außenleiter wesentlich größer als die Tempera- Gasteilchen vom Innen- zum Außenleiter, wodurch turdifferenz zwischen Außenleiter und Umgebung. der Wärmewiderstand zwischen Innen- und Außen-Folglich wird also die Verminderung des zwischen 30 leiter vermindert wird. Dies aber erlaubt, wie bereits dem Innen- und dem Außenleiter vorhandenen dargelegt, eine Erhöhung der zulässigen Belastbar-Wärmewiderstandes bei gleich großer zulässiger keit des HF-Kabels und diese kann durch die Er-Innenleitertemperatur eine Erhöhung der zulässigen findung bis zu 100 °/o höher als bei normal betriebeübertragbaren Hochfrequenzleistung erlauben. nen koaxialen Hochfrequenzkabeln sein. Das Kabel

Zur Erhöhung der Belastbarkeit von koaxialen 35 nach der Erfindung hat darüber hinaus den Vorteil, Hochfrequenzkabeln ist es bereits vorgeschlagen wor- daß es sich fertigungstechnisch mit einfachen Mitteln ■den, die Innenleiteraußenoberfläche und gegebenen- realisieren läßt und im Betrieb billig ist.
falls die Außenleiterinnenoberfläche mit Farbüber- Ein weiterer Vorteil der Erfindung ergibt sich zügen zu versehen, um so den Anteil der durch dann, wenn das Kabel, wie oft üblich und auch zuStrahlung vom Innen- zum Außenleiter übertragenen 40 lässig, fehlangepaßt ist und sich durch Reflexion am Wärmeenergie zu erhöhen. Es ist auch bereits vor- Kabelende stehende Wellen der HF-Energie ergeben, geschlagen worden, zur Verbesserung der Wärme- An den Stellen der Strommaxima ergeben sich dann Übertragung vom Innenleiter zum Außenleiter durch besonders hohe Erwärmungen, nach denen das Kabel Konvektion das gasförmige Dielektrikum unter zu dimensionieren ist. Durch die Erfindung können Druck zu setzen oder für das gasförmige Dielektri- 45 diese hohen Erwärmungen abgebaut werden und es kum Gase mit einem hohen Molekulargewicht, bei- tritt eine Vergleichmäßigung der Temperatur ein, spielsweise SF₆, zu verwenden. Die dadurch ermög- so daß also bei gleichen Abmessungen des Kabels lichte Erhöhung der Belastbarkeit ist jedoch relativ so eine höhere Leistung übertragen werden kann gering. Darüber hinaus sind diese beiden vorgeschla- oder bei gleichbleibender Leistung die Abmessungen genen Verfahren im Betrieb sehr aufwendig und 50 des Kabels verringert werden können,
teuer. Die Umwälzung des gasförmigen Dielektrikums

Durch die deutsche Patentschrift 889 768 ist es kann durch den von Innen- und Außenleiter gefür die Zuleitungskabel für Schweißgeräte bereits bildeten Hohlraum zusammen mit einem außerhalb bekannt, die von den hohen Speiseströmen durch- des Kabels verlegten Metall- oder Kunststoffrohr geflossenen Leiter der Kabel mit einem flüssigen Kühl- 55 bildeten Kreislauf erfolgen, und zwar mittels eines mittel zu kühlen. Eine solche Leiterkühlung kann Gebläses, welches in dem Hohlraum angeordnet wird, jedoch bei koaxialen Hochfrequenzkabeln nicht be- Es ist auch möglich, das im Kabel befindliche Gas nutzt werden, da das Einbringen einer Flüssigkeit in einem aus dem hohlen Innenleiter und dem von in den vom Innen- und Außenleiter gebildeten Innen- und Außenleiter gebildeten Hohlraum beHohlraum eine wesentliche Verschlechterung der 60 stehenden Kreislauf umzuwälzen. Die Umwälzung Übertragungseigenschaften des Kabels herbeiführen wird durch ein Gebläse vorgenommen, das beispielswürde. weise im hohlen Innenleiter oder in dem von Innen-

Es ist weiterhin durch die französische Patent- und Außenleiter gebildeten Hohlraum angeordnet ist.

Schrift 1 502 096 ein Hohlleiter bekanntgeworden, Der Innenleiter kann hierzu an beiden Kabelenden

welcher zur Kühlung von ein Kühlmittel führenden 65 mit längsaxialen Schützen versehen sein, durch

Rohren umgeben ist. Bei dieser bekannten Anord- die das gasförmige Dielektrikum hindurchtreten

nung soll durch einen speziellen Aufbau der Rohre kann. An Stelle der längsaxialen Schlitze können

sichergestellt werden, daß die geometrischen Ab- auch zum Aufbau des Kreislaufes an den Kabel-

enden angepaßte Stichleitungen vorgesehen werden. In einer oder beiden Stichleitungen können dann die Gebläse angeordnet werden. Auch die an den Kabelenden vorhandenen Kabelarmaturen können zum Aufbau des Kreislaufes herangezogen werden. Diese Aufbauten werden mit Vorteil bei sehr langen Koaxialkabeln verwendet, bei denen zur Umwälzung starke Gebläse notwendig sind, die einen entsprechenden Platzbedarf haben.

In Versuchen hat sich gezeigt, daß sich am Innenleiter unter Umständen ein Temperaturgefälle in Richtung der Kabelachse einstellt. Dies kann dazu führen, daß bei einer bestimmten Strömungsrichtung des gasförmigen Dielektrikums im vom Innen- und Außenleiter gebildeten Hohlraum am Anfang bzw. am Ende des Kabels eine Temperaturerhöhung auftritt. Die erzielbare Erhöhung der übertragenen HF-Leistung kann dadurch geringer als erwartet, ausfallen. Um ein solches, die Erhöhung der übertragbaren HF-Leistung begrenzendes Temperaturgefälle zu vermeiden, kann die Strömungsrichtung des gasförmigen Dielektrikums in zeitlichen Abständen, vorzugsweise in periodischen Abständen, geändert werden.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung sei auf die Zeichnung hingewiesen, in der ein Ausführungsbeispiel schematisiert dargestellt ist.

Das hohlraumisolierte Hochfrequenzkabel besteht aus dem Außenleiter 1 und dem Innenleiter 2. Der Innenleiter 2 ist am Kabelanfang — Generatorebene G — mit Schlitzen 3 versehen, durch die das gasförmige Dielektrikum hindurchtreten kann. Am verbraucherseitigen Ende — Ebene V — ist das Kabel über eine Kabelarmatur 4 an einen Verbraucher angeschlossen. Die Kabelarmatur 4 besteht aus einem kurzen Koaxialkabelstück, das in seinen Querschnittsabmessungen an den Verbrauchereingang angepaßt ist. Der Innenleiter 5 der Kabelarmatu wird durch eine Stützscheibe 6 im Außenleiter zentriert. Im Innenleiter 5 befinden sich achsparallel Schlitze 3 und im Außenleiter 7 zwei öffnungen und 9, die über ein Gebläse 10 miteinander vei bunden sind. Der sich einstellende geschlossen Kreislauf des gasförmigen Dielektrikums ist durc die Pfeile angedeutet.

Claims

Patentansprüche:

1. Hohlraumisoliertes koaxiales Hochfrequenz kabel, bestehend aus einem Innen- und einer Außenleiter, welche durch aus Isolierstoff be stehende, mit Durchbrechungen versehene Ab Standshalter konzentrisch zueinander gehaltei sind und bei welchem sich zwischen den beidej Leitern ein gasförmiges Dielektrikum befindei dadurch gekennzeichnet, daß an da Kabel ein Umwälzgebläse angeschlossen ist, mit tels welchem das gasförmige Dielektrikum ii einem in sich geschlossenen Kreislauf wahrem des Betriebes des Kabels umgewälzt wird.

2. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß für den geschlossenen Kreislau zur Rückleitung ein außerhalb des Kabels ver legtes Metall- oder Kunststoffrohr verwendet ist

3. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß für den geschlossenen Kreislauf zu Rückleitung der hohl ausgeführte Innenleiter ver wendet wird.

4. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsrich tung des gasförmigen Dielektrikums in zeitliche] Abständen veränderbar ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen COPY