DE2226559A1

DE2226559A1 - Halbstarrer Wellenleiter und Ver fahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE2226559A1
Application number: DE19722226559
Authority: DE
Inventors: Louis Ie Louvenciennes Davay (Frankreich)
Original assignee: Cables de Lyon SA
Current assignee: Cables de Lyon SA
Priority date: 1971-06-04
Filing date: 1972-05-31
Publication date: 1972-12-14
Also published as: FR2139768A1; FR2139768B1; GB1375469A; NL7207502A; DK129748B; DK129748C; BE784252A; IT956137B

Description

PATENTANWÄLTE

DH. MOLLER-BORiS · DR. MANlTZ ■ DR. DEUFEL

JiPL^ING. FINSTERWALD ■ DlPL-ING. GRÄMKOV/

8 MÜNCHEN 22, ROBERT-KOCH-STR. 1

TELEFON 225110

CABLES DE LION ALSACIEME GEOFFROY-DELORE 170, Avenue Jean-Jaures, 69-LYON 7h (Frankreich)

HALBSTARRER WELLENLEITER UND VERFAHREN ZU DESSEN HERSTELLUNG

Die Erfindung betrifft einen halbstarreft Wellenleiter für die Übertragung elektromagnetischer Hochfre^uenzwellen nach einem bestimmten Verfahren mit linearer Polarisierung, und sie betrifft insbesondere einen Wellenleiter, dessen Aufbau eine grosse Stabilität in bezug auf seine Querabmessungen und eine für seinen Verwendungszweck ausreichende Verformbarkeit in Längsrichtung aufweist; dieser Wellenleiter besteht aus zwei Teilen, nämlich einem hohlen Leiter aus Metall und einem halbstarren Kunststoffmantel, die eine kompakte Einheit bilden und als sdche auf Verformungen reagieren.

Es ist bekanntlich von Vorteil, als Querschnitt des 2 0 9 8 51/08 3 A *'^/

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Wellenleiters eine elliptische oder runde, abgeflachte Form zu wählen, da diese in geringerem Masse Verformungen des Wellenleiters in Längsrichtung zulassen als ein Rechteckwellenleiter. Innerhalb der Stabilitätsgrenzen des Querschnitts ist bei Wellenleitern mit elliptischem bzw. rundem, abgeflachten Querschnitt die Verformbarkeit in Längsrichtung infolge Biegung -bzw. Drehung bedeutender grosser als bei Wellenleitern mit rechteckigem Querschnitt.

Bei den bekannten Wellenleitern wird die für den bestimmten Verwendungszweck gewünschte Verformung durch die eine oder andere der beiden folgenden Techniken erzielt:

- durch Riffelung oder Wellung des Leiters, der vorteilhafterweise aus Kupferband besteht; dieser wird auf seiner ganzen Länge zylinderförmig auf einen runden Querschnitt zusammengebogen, in Längsrichtung verschweisst und wendelförmig mit geringer Steigungshöhe gewellt und so verformt, dass er eine elliptische Form aufweist. Derartige Wellenleiter sind sehr flexibel; sie weisen jedoch den doppelten Nachteil auf, dass sie einerseits aufgrund der bei ihrer Herstellung schwierig durchzuführenden Arbeitsgänge sehr kostspielig und andererseits infolge ihrer geringen Wandstärke, insbesondere in bezug auf Biegung und Drehung,recht empfindlich sind;

- durch Strangpressen eines metallischen Leiters, der sehr biegbar ist wie beispielsweise Aluminium. Auf diese Weise werden halbstarre Wellenleiter mit glatten Wänden erzielt; es

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ist jßdoch erforderlich j die Wandstärke verhältnismässig dick au halten, woraus sich der Nachteil ergibt, dass die mechanischen Eigenschaften dos Wellenleiters begrenst sind, und zwar einerseits aufgrund seines grossen Widerstands gegenüber Biegebeanspruchungen, die Änderungen seines Querschnitts aur Folge haben, und andererseits infolge seiner leichten Verforrnbarkeit durch Stosse trotz seiner Wandstärke.

Ziel der Erfindung ist es, diese Nachteile bekannter Wellenleiter dadurch zu beheben, dass der erfindungsgemässe Wellenleiter aus zwei Teilen hergestellt wird, die aufgrund ihrer Form und ihrer geometrischen Abmessungen sowie ihrer Zusammenfügimg eine Einheit bilden und die zweckiriässigerweise zueinander nicht verschiebbar sind«

Ein derartiger Wellenleiter besteht aus einem metallischen Kohlleiter verhältnismässig geringer Wandstärke, der von einem stärkeren, halbstarren Kunststoffmantel umgeben ist; die Abmessungen seines inneren, runden, abgeflachten Querschnitts sind so gewählt, dass zwischen den elektrischen Kennwort en eines Rundhohlleiter8 und denjenigen eines Rechteckhühlleiters, insbesondere in besvug auf Dämpfung und Bandbreite ein geeignetes Verhältnis besteht. Ein derartiger Querschnitt woiiüt zwei Symmetrieachsen auf _>: und das Verhältnis der Innenabmessungen entsprechend diesen Achsen ist abhängig von der Bar-dbröite, df-.r Driiupfu^virj und dem mechanischen Widerstand, Das Aua.Kr-p^ofil rie.ν Kunstr.toffmarjtols hat die gleichen Symmetrie«· π';Ί:;μι viio dar; lnnenj)rofχ] und wird so gewahrt, dass GIoichuoÄ

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zwischen den Trägheitsmomenten des Querschnitts des Wellenleiters, bestehend aus einem von einem Mantel umgebenen Leiter, in bezug auf die Symmetrieachsen besteht. Unter diesen Bedingungen ist die Stabilität der Querschnittsabtnessungen im wesentlichen innerhalb der von den Anwendungsbedingungen gesetaten Grenzen gewährleistet, d.h.. bei in Längsrichtung auftretenden Biegungen des Wellenleiters in bezug sowohl auf die Symmetrieebene entsprechend seiner grössten Abmessung als auch auf die Symmetrieebene entsprechend seiner kleinsten Abmessung und auch bei Verdrehung im Verhältnis zu seiner Symmetrieachse in Längsrichtung.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der eine halbstarre, kompakte Einheit bildende Leiter und dessen Mantel gemeinsam den mechanischen Beanspruchungen Widerstand entgegensetzen und dass die Abmessungen des Mantels so gewählt sind, dass in bezug auf den Querschnitt des Wellenleiters Gleichheit zwischen den Trägheitsmomenten im Verhältnis zu den Symmetrieachsen des Querschnitts erzielt wird.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung besteht der Kunststoffmantel, der die erforderliche Festigkeit aufweist, vorzugsweise aus Niederdruck-Polyäthylen, mit dem eine Stabilität der Querschnittsabmessungen gegenüber in Längsrichtung auftretenden Verformungen durch Biegung und Drehung erzielt wird.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung enthält

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die Beschreibung eines Ausführungsbeispiels an Hand der Zeichnung .

Fig. 1 zeigt den Innenquerschnitt des erfindungsgemässen Wellenleiters;

Fig. 2 zeigt den Querschnitt des Wellenleiters, dessen Trägheitsmomente in bezug auf die Symmetrieachsen gleich sind;

Fig. 3 und 4 zeigen einen Wellenleiter mit rechteckigem Querschnitt und abgerundeten Ecken bzw. mit elliptischem Querschnitt;

Fig. 5 und 6 zeigen Querschnitte von Wellenleitern, bei denen eine bzw. beide Längsseiten eine konkave Verformung aufweisen;

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Fig. 7 veranschaulicht ein vereinfachtes Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgema'ssen Wellenleiters.

In Fig. 1 ist der Querschnitt eines abgeflachten Rundhohlleiters gezeigt, der eine Längsseite A und eine Schmalseite B aufweist und zur übertragung elektromagnetischer Wellen dient, dessen Grundbetriebsart der Grundbetriebsart TElO der Rechteckwellenleiter bzw. der Grundbetriebsart TEcIl der elliptischen Wellenleiter entspricht. Dieser Querschnitt weist zwei Symmetrieachsen auf, und das Verhältnis B/A der beiden Abmessungen des Innenprofils richtet sich nach der Bandbreite, der Dämpfung und dem mechanischen Widerstand. Gute mittlere Bedingungen werden bei diesen drei Parametern erzielt, wenn

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als optimaler Wert für dieses Verhältnis 0,6 gewählt wird. Die Stabilität dieser Querschnittsabmessungen wird für Biegungen mit einem Radius von 0,40 m um die Schmalseite und von 0,60 m um die Längsseite und für Drehungen von 90° zwischen zwei durch 1 m voneinander getrennten Abschnitten entsprechend der Längsachse des Wellenleiters gewährleistet, d.h. in dem besonderen Fall, in dem A und B benachbarte Werte von 36 bzw. mm aufweisen.

In Fig. 2 ist der Rundleiter abgeflacht und von einem Kunststoffmantel 2 umgeben, dessen Aussenprofil die Gleichheit der Trägheitsmomente des gesamten Querschnitts des Wellenleiters in bezug auf seine beiden Haupt- bzw. Symmetrieachsen, die in der Fig. nicht gezeigt sind, gewährleisten.

Fig. 3 und 4 zeigen die Leiter la mit rechteckigem Querschnitt und abgerundeten Ecken bzw. Ib mit elliptischem Querschnitt, die jeweils von Mänteln 2a bzw. 2b umgeben sind, welche die Gleichheit der Hauptträgheitsmomente ihrer jeweiligen Querschnitte gewährleisten.

In Fig. 5 und 6 sind die ursprünglich runden Querschnitte so abgeflacht, dass Profile 3 bzw. 3a erhalten werden, deren beide bzw. eine Längsseite konkav ausgebildet ist. Die Leitermäntel 4 und 4a sind so beschaffen, dass sie für die erzielten Wellenleiter die gleichen Haupttragheitsmomente des jeweiligen Querschnitts gewährleisten.

Das Verfahren zur Herstellung eines die erfindungs-

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gemässen Merkmale aufweisenden Wellenleiters ist besonders einfach und wirtschaftlich. Hierzu wird ein Leiter verwendet, der aus einem hohlen, runden Rohr besteht, das insbesondere bei Verwendung von Aluminium durch Strangpressen hergestellt wird; dieses Rohr wird kontinuierlich auf seiner ganzen Länge durch eine Rollenprofiliermaschine 'kontinuierlich verformt, an deren Ausgang der auf den erforderlichen Querschnittsprofil gebrachte Leiter sofort auf der gleichen Fertigungsstrecke mit einem Kunststoffmantel umgeben und danach auf eine Spule gewickelt wird.

Fig. 7 veranschaulicht ein derartiges Verfahren, bei dem das Hohlleiterrohr 5 mit rundem Querschnitt und einem Durchmesser zwischen dem Fünfzig- bis Zehnfachen seiner Stärke von einer Abwickelspule 6 zwischen die Rollen 7 der Maschine 8 geführt wird, auf der es den gewünschten Querschnitt und das entsprechende Profil erhält.

Durch einen Führungstrichter 9 wird das Rohr 5 der Maschine 8 zugeführt, die mit einem Rollenantriebssystem IO konstanter Geschwindigkeit versehen ist. Der so hergestellte Wellenleiter 11 wird von einer Zugraupe 12, die vor einer Strangpresse 13 angeordnet ist, gehalten und weiterbewegt; der Leiter gelangt dann in das obere Teil 14 der Maschine, das er mit einem Kunststoffmantel umgeben als fertiger Wellenleiter 15 verlässt. Nach Hindurchleitung durch ein Kühlbad l6 wird der Wellenleiter 15 erneut von einer hinter der Maschine 13 angebrachten Zugraupe 17 gehalten und fortbewegt und auf die Spule 18 gewickelt.

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Die Temperaturbedingungen des Leiters 11 und die Druckwerte des Kunststoffs im Maschinenteil 14 werden derart festgelegt, dass ein enger Kontakt zwischen Leiter und Mantel hergestellt wird und jede Möglichkeit des Verschiebens des einen in bezug auf den anderen nach dem Abkühlen ausgeschlossen ist. Zwischen dem Leiter und dem Mantel kann zur besseren Haftung Klebstoff vorgesehen werden.

Wenn andere Werte für die Bandbreite oder die Dämpfung als gewöhnlich verlangt werden, ist auch ein anderer optimaler Wert für das angegebene Verhältnis B/A zu wählen; um in diesem Fall den optimalen Wert für die mechanische Festigkeit zu erhalten, müssen Abmessungen des Mantels gewählt werden, die gleichen Trägheitsmomenten des Wellenleiterquerschnitts entsprechen.

In jedem Fall gewährleistet die Stärke des Mantels einen zusätzlichen Schutz des Leiters vor Stössen, so dass dieser ohne besondere Vorsichtsmassnahmen verwendet werden kann.

- Patentansprüche 209851 /0834

Claims

PATENTANSPRÜCHE

Jv/ Halbstarrer wellenleiter, bestehend aus einem hohlen metallischen Leiter konstanter Stärke, dessen Querschnitt zwei senkrechte Symmetrieachsen aufweist, sowie einem Kunststoffmantel, .dadurch gekennzeichnet, dass der Leiter (1) und der Mantel (2) eine kompakte Einheit bilden, die gemeinsam den mechanischen Beanspruchungen Wider-, stand entgegensetzen, und dass die Abmessungen des Mantels (2) so gewählt sind, dass in bezug auf den Querschnitt des Wellenleiters Gleicheit der Trägheitsmomente im Verhältnis zu den Symmetrieachsen des Querschnitts erzielt wird.-
2. Wellenleiter nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, dass die Kompaktheit der aus Leiter (1) und Tfantel (2) bestehenden Einheit dadurch erzielt wird, dass der Mantel mit der erforderlichen Klemmspannung auf den Leiter (1) aufgebracht wird.
3. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung des Wellenleiters nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlleiter (5) mit zylindrischem Querschnitt auf einer Profiliermaschine (8) die erforderliche Form erhält und dass unmittelbar danach mit Hilfe einer Strangpressmaschine (13) der Kunststoffmantel (2) mit vorbestimmten Querschnitt aufgebracht wird.

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4. Verfahren nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, dass die Profiliermaschine (8) mit Rollen (7) ausgerüstet ist, die den Leiter (5) mit konstanter Geschwindigkeit zusammen mit Halte- und Zugraupen (12, 17) vorwärtsbewegen, die zu beiden Seiten der Strangpressmaschine (13) bzw. dem Kühlbad (16) vorgesehen sind, das am Ausgang der letzteren angeordnet ist.

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