DE3214487A1 - Leitungsdurchfuehrung fuer hf-energie - Google Patents

Description

• Beschreibung
• "Leitungsdurchführung für HF-Energie" Die Erfindung betrifft eine Leitungsdurchführung für HF-Energie durch eine gegen Feindeinwirkung schützende Wand.
• Aus der DE-AS 26 03 360 ist eine elektrisch isolierende Durchführung eines Durchführungsteils durch eine Öffnung in einem Wandteil bekannt geworden, deren Durchführungsteil und Wandteil konisch ausgebildet sind. Auf wenigstens einem der beiden Teile ist eine festhaftende dünne Isolierschicht aus elektrisch isolierendem Material aufgebracht.
• Durchführungen dieser Art werden besonders zum Hindurchführen elektrischer Leiter für die Stromversorgung oder Signalübertragung durch leitende Wände von abgeschlossenen Räumen, in denen extreme Bedingungen, wie z.B. hohe Temperaturen, aggressive Gase, hohe Drucke usw. herrschen können.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Durchführung der eingangs genannten Art zu schaffen, die neben einer hohen Druckfestigkeit und Gasdichtigkeit auch zur Durchleitung von HF-Energie hoher Leistung bei nur geringen Dämpfungsverlusten geeignet ist und die bei evtl mechanischen Beschädigungen leicht wieder instand gesetzt werden kann.
• Die Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 genannte Erfindung gelöst. Durch die konusförmige Form des Isolierkörpers wird in an sich bekannter Weise die erforderliche Resistenz der Durchführungsöffnung gegen hohen äußeren Druck und mechanische Stöße sowie die Gasdichtigkeit erreicht. Die doppelkonusförmige Form bewirkt jedoch zusätzlich in Verbindung mit der Ausgestaltung der Halterung des Isolierkörpers einen modenfreien HF-Durchgang, geringe Dämpfungsverluste und bei der Durchleitung niederfrequenter impulsförmiger Signale eine verzerrungsfreie Signalübertragung. Über die lösbare Halterung kann der der Gefahrenseite zugewandte Teil und der Isolierkörper leicht ausgewechselt werden.
• Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
• Besteht der Isolierkörper aus mindestens zwei Teilen, so ist er neben der einfachen Austauschbarkeit insbesondere für die Aufnahme eines doppelkonusförmigen Innenleiters geeignet; Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen und anhand von Figuren näher erläutert. Es zeigen im einzelnen: FIG. 1 Hohlleiterdurchführung FIG. 2 Koaxialleiterdurchführung FIG. 3 Isolierkörper für die Koaxialleiterdurchführung FIG. 4 Koaxialleiterdurchführung mit homogenen Konturen In FIG. 1 ist eine Hohlleiterdurchführung mit doppelkonusförmigem Isolierkörper dargestellt. Mit 1 ist die Wand, beispielsweise eine Betonwand oder eine Panzerplatte, bezeichnet, mit 2 die Durchführungsöffnung, die aus Gründen der einfachen Herstellung zweckmäßigerweise rotationssymmetrisch ist und eine konusförmige Gestalt aufweist, die sich zur Innenseite B hin verjüngt, während die größere Öffnung zur Außenseite A (Gefahrenseite) hin zeigt. Die mit A bezeichnete Wandseite ist diejenige, von der die Hauptbelastung auf die Durchführung in Gestalt von Druckwellen, Hitzestrahlung oder mechanischer Einwirkung, insbesondere von Geschossen und Splittern, zu erwarten ist.
• In der Durchführungsöffnung ist ein doppelkonusförmiger Isolierkörper 3 von der Außenseite A her eingesetzt, der exakt mit seinem einen Ende in die konusförmige Durchführungsöffnung paßt. Von der Außenseite A her wird der Isolierkörper 3 von einer Halterung 4, die der Form des Isolierkörpers angepaßt ist, in die Durchführungsöffnung eingespannt. Hierzu können z.B. Befestigungsschrauben verwendet werden.
• Auf der anderen Seite B der Wand ist die Durchführungsöffnung mit einem Kupplungsstück 6 versehen, das ebenfalls auf die Wand mit Schrauben 7 befestigt sein kann.
• Zweckmäßigerweise wird auch die Halterung 4 als Kupplungsstück ausgebildet, so daß an diesen Kupplungsstücken leicht weitere Elemente der Hohlleitertechnik angeschlossen werden können.
• Als günstig für den Isolierkörper 3 haben sich Keramik oder carbonfaserverstärkte Kunststoffe erwiesen. Diese Werkstoffe besitzen eine hohe Druck- und Temperaturbeständigkeit sowie eine hohe Resistenz gegen chemische Stoffe und Gase.
• Die Leitung der HF-Energie kann durch eine Außenmetallisierung des Isolierkörpers 3, durch eine Innenmetallisierung der Durchführungsöffnung oder durch ein Einbauteil mit eingearbeiteter Formbohrung erfolgen.
• Um einen reflexionsfreien Übergang zwischen Durchführung mit Isolierkörper und den isolierkörperfreien Hohlleiteranschlüssen zu gewährleisten, läuft der Isolierkörper im Übergangsgebiet, also in der Halterung 4 und im Kupplungsstuck 6, spitz aus.
• Damit der Isolierkörper 3 bei Abscheren oder Abreißen der auf der Wandseite A liegenden Bauteile möglichst unbeschädigt und die Durchführungsöffnung abgedichtet bleibt, ist es vorteilhaft, den Isolierkörper in mindestens zwei Teile, im Ausführungsbeispiel in den vorderen konusförmigen Teil 31 und in den in der Durchführungsöffnung steckenden hinteren konusförmigen Teil 32 aufzuteilen.
• Wird dann der vordere Teil 31 des Isolier- ist es vorteilhaft, den Isolierkörper in mindestens zwei Teile, im Ausführungsbeispiel in den vorderen konusförmigen Teil 31 und in den in der Durchführungsöffnung steckenden hinteren konusförmigen Teil 32 aufzuteilen.
• Wird dann der vordere Teil 31 des Isolierkörpers beschädigt, so bleibt die Schutzwirkung gegen Gasdruck, Hitze oder mechanische Einwirkungen durch das in der Durchführungsöffnung verbleibende Teil 32 ungeschwächt erhalten und die Beschädigungen sind leicht zu beheben.
• In FIG. 2 ist eine Koaxialleiterdurchführung mit doppelkonusförmigem Isolierkörper dargestellt. Gleiche Bauteile wie in FIG. 1 sind auch hier mit gleichen Bezugszeichen versehen. In diesem Ausführungsbeispiel weist der Isolierkörper 3 eine im wesentlichen konische axiale Bohrung zur Aufnahme eines der Bohrung angepaßten Innenleiters 81, 82 auf. Aus Gründen der leichten Reparaturmöglichkeit bei Beschädigungen ist es auch hier vorteilhaft, sowohl den Isolierkörper 3 als auch den Innenleiter in jeweils mindestens zwei Teile auszubilden. Im Ausführungsbeispiel sitzt ein erster konischer Isolierkörper 32 mit Außenmetallisierung in der konischen Öffnung der Wand 1 bzw.
• Platte 1. Als Innenleiter dient der konische Leitungsteil 82. Von außen ist auf die Wand 1 der konische Innenleiter 81 mit Isolierkörper 31 und Halterung 4 aufgesetzt.
• Auf beiden Wandseiten sind zusätzlich Kupplungsstücke angebracht. Das Kupplungsstück 41 mit zylindrischem Innenleiter 80 und hohlzylinderförmigem Isolierkörper 30 sitzt auf der Halterung 4 und kann mit dieser beispielsweise durch eine Schraubverbindung 51 befestigt sein.
• Auf der anderen Seite der Wand 1 sitzt das Kupplungsstück 6 mit zylindrischem Innenleiter 83 und hohlzylinderförmigem Isolierkörper 33. Es kann auf der Wand 1 ebenfalls durch eine Schraubverbindung 7 befestigt sein.
• Diese Aufteilung der Durchführungselemente in Einzelteile führt zu einer Vielzahl von Sollbruchstellen mit leichter Austauschbarkeit der Einzelelemente und erlaubt eine leichte Montage der konusförmigen Teile.
• In FIG. 3 sind die Innenleiterteile 81 und 82 und Isolierkörper 31 und 32 vergrößert dargestellt. Wie ersichtlich sind die Durchmesser D1 und D2 der Konusgrundfläche der Innenleiter und D1* und D2* der Isolierkörper gleich groß.
• Zweckmäßigerweise wählt man auch ihre kleinen Durchmesser D1 und D2 bzw. d1* und d2* an den Enden gleich groß, da dann auf beiden Seiten der Leitungsdurchführung gleiche Stecker verwendet werden können.
• Zur Vermeidung von Dämpfungsverlusten der die Durchführungsöffnung passierenden HF-Energie ist vor allem auf einen konstanten Wellenwiderstand Z zu achten. Für diesen gilt: Ist er die relative Dielektrizitätskonstante der Isolierkörper 31 und 32, so läßt sich mit dieser Gleichung bei vorgegebener Innenleiterform die jeweilige Dicke des den Innenleiter umgebenden Isolierkörpers ermitteln.
• Durch die doppelkonusförmige Form der Innenleiter und der Isolierkörper werden in vorteilhafter Weise unerwünschte Einflüsse von Störmoden (z.B. H11-Welle) auf die übertragenen Signale unterdrückt, so daß hierdurch gleichzeitig eine Filterwirkung erzielt wird. Für einen Betrieb ohne Störmodenanregung innerhalb der Leitungsdurchführung ist es zwe@kmäßig, bei gegebenem Wellenwiderstand für den Isolierkörper einen Werkstoff mit niedriger relativer Dielektrizitätskonstante zu verwenden.
• Die zwischen Konusleitung und Stecker befindlichen Sprünge der Leiterdurchmesser sind zweckmäßigerweise für HF mit den in der HF-Technik üblichen Methoden der Kantendimensionierung zu kompensieren (z.B. G. Megla, Dezimeterwellentechnik, Berlinder Union Stuttgart 1972).
• Ist die Leitungsdurchführung zur Übertragung hoher HF-Leistung vorgesehen, so ist für den Isolierkörper ein besonders verlustarmer Werkstoff und für den Innenleiter ein gerügend großer Leitungsquerschnitt zu verwenden.
• Spannungsüberschläge lassen sich durch homogene Übergänge an den Leitungsenden vermeiden.
• In FIG. 4 ist ein Ausführungsbeispiel einer KoaxialleiterdurchfLhrung für hohe HF-Leistung dargestellt. Wie ersichtlich gehen die verschiedenen Durchmesser kontinuierlich ineinander über. Die Dicke des Isolierkörpers an den jeweiligen Querschnitten ist wiederum gemäß Gleichung 1 so zu wählen, daß der Wellenwiderstand längs der Leiterdurchführung konstant bleibt.
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Claims (5)

1. Patentansprüche (1. Leitungsdurchführung für HF-Energie durch eine gegen Feindeinwirkung schützende Wand, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchführungsöffnung (2) im wesentlichen konusförmig ausgebildet ist, derart, daß der größere Durchmesser der Durchführungsöffnung der Gefahrenseite zugewandt ist, daß in der Öffnung ein im wesentlichen doppelkonusförmiger Isolierkörper (3) mit dem einen Ende seiner beiden sich verjüngenden Enden eingesetzt ist, daß der Isolierkörper (3) am anderen sich verjüngenden Ende durch eine auf oder in der Wand befestigte und dem konusförmigen Verlauf des Isolierkörpers (3) angepaßte lösbare Halterung eingespannt ist.
2. 2. Leitungsdurchführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierkörper (3) aus mindestens zwei Teilen (31, 32) besteht, deren Trennstelle im Bereich des größten Durchmessers des Isolierkörpers liegt.
3. 3. Leitungsdurchführung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Teile (31, 32) des Isolierkörpers im wesentlichen konische axiale Bohrungen zur Aufnahme eines der Bohrung angepaßten Innenleiters (81, 82) aufweisen.
4. 4. Leitungsdurchführung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontur des Isolierkörpers im jeweils konusförmigen Teil exponentiell verläuft.
5. 5. Leitungsdurchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung als elektrisches Kupplungsstück (4) ausgebildet ist.