DE3604078A1 - Hohlleiterschalter - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Hohlleiterschalter nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Ein derartiger Schalter ist bekannt. (DE-OS 29 24 969)

Dort wird ein Hohlleiterschalter mit vier Hohlleiteranschlüssen und einem Rotor beschrieben, der drei Hohlleiterverbindungsstrecken aufweist. Der Schalter ermöglicht eine kreuzweise Verbindung für zwei gleichzeitig an­ zuschließende HF-Signale, wenn der Rotor eine erste oder mittlere Stellung einnimmt. Außerdem gibt es zwei um 45° davon abweichende Stellungen, in denen jeweils zwei benachbarte Anschlußstellen miteinander verbunden sind. Zur Drehung des Schalters in die Schaltstellungen ist ein Schrittmotor vor­ gesehen. Rastglieder, beispielweise Schrauben, werden dazu benutzt, die Stellung des Rotors festzulegen.

Auch in der DE-OS 34 41 728 wird ein Hohlleiter beschrieben und verschiedene Möglichkeiten der Fixierung des Rotors in den Schaltstellungen dargestellt. Der Rotor eines solchen Hohlleiterschalters ist ein frei drehender Rotor, d. h. er ist mittels einer Kugellagerung an dem Gehäuse gelagert; zwischen Rotor und Gehäuse besteht ein möglichst geringer Luftspalt, um die Übergangsverluste zwischen den Hohlleiterstücken von Gehäuse und Rotor möglichst klein zu halten.

Trotz der relativ geringen Übergangsverluste entsteht innerhalb des Rotors Verlustwärme, die bei Verwendung des Hohlleiterschalters im Hochvakuum, also beispielsweise bei Weltraumanwendung, bisher entweder durch Strahlungsüber­ gang oder über die Kugellagerung abgeführt werden mußte.

Diese Wärmeübertragung reicht aber normalerweise nicht aus und führt zu ei­ ner Überhöhung der Temperatur des Rotors, die unter Umständen ein Blockieren des Schalters verursacht.

Vorteile der Erfindung

Der Hohlleiterschalter mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß die Verlustwärme des Rotors auf das Ge­ häuse und damit auf die das Gehäuse umgebende Struktur übertragen werden kann.

Desweiteren ist es von Vorteil, das Wärmeübergangselement gleichzeitig als Rotoranschlag auszubilden, der die Rotorstellung definiert.

In einfacher Weise wird ein Wärmeübergangsanschlag dadurch verwirklicht, daß an dem Rotor ein Metall-Stift angeordnet ist und an dem Gehäuse ein oder zwei biegsame Metallbänder befestigt sind und jeweils ein Metall-Band in der Schaltstellung den Metall-Stift teilweise umschlingt.

Es ist ferner vorteilhaft, das Metallband aus einer Litze mit feinen, ver­ drillten Drähten herzustellen. Damit läßt sich ein sehr guter Wärmeübergang und gute Dämpfungseigenschaften verwirklichen.

Wird das Metall-Band oder auch der Metall-Stift justierbar an dem Gehäuse bzw. an dem Rotor befestigt, dann läßt sich die Rotorstellung zwischen Stift und Band mit hoher Präzision einstellen.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 die Prinzipskizze eines Hohlleiterschalters für die Schaltstellungen,

Fig. 2 eine Detaildarstellung des Wärmeübergangselements.

Ein Hohlleiterschalter wie in Fig. 1 dargestellt hat die Aufgabe, verschie­ dene Hohlleiterwege zu verbinden bzw. zu trennen und wird beispielsweise dazu benötigt, Reserve-Mikrowellen-Einrichtungen in ein System einzuschal­ ten, um eine defekte Einrichtung zu ersetzen, wenn eine solche Maßnahme aus Gründen der Betriebssicherheit erforderlich ist.

Eine Notwendigkeit, aus Sicherheitsgründen Reserveeinrichtungen vorzusehen, die mittels Hohlleiterschaltern bei Bedarf in Betrieb genommen werden kön­ nen, besteht insbesondere bei Raumflugkörpern. Der Hohlleiterschalter be­ steht aus einem Gehäuse 1 mit vier symmetrisch angeordneten Hohlleiterein­ gängen I-IV. Ein in dem Gehäuse drehbar angeordneter Rotor 2 weist drei Hohlleiterdurchgänge auf.

Um die Eingänge in gewünschter Weise zu kombinieren, sind drei Schaltstel­ lungen a-c dargestellt, wobei in Stellung a die Eingänge I-I in Stellung b die Eingänge I-III und II-IV und in Stellung c die Eingänge I-IV und III- II miteinander verbunden sind.

Durch die würfelförmige Ausbildung des Schaltergehäuses 1 können mehrere Schalter in beliebiger Weise verkoppelt werden, so daß viele mögliche Schaltkombinationen innerhalb eines Schalterarrays verwirklicht werden können.

Der Aufbau eines solchen Hohlleiterschalters ist in detaillierter Form bei­ spielsweise in der DE-OS 34 41 728 beschrieben. Wesentlich bei einem solchen Schalter ist, daß ein Luftspalt, zwischen Rotor und Gehäuse 1 vorhanden ist.

Dieser Luftspalt erzeugt jedoch Verluste in der Signalübertragung. Außerdem trägt auch eine gekrümmte Form der Hohlleiterstrecke im Rotor zu einer Erhöhung der Verlustleistung bei. Die Verlustleistung ist zwar sehr gering - in der Größenordnung von 0,1-0,2 Watt - trotzdem sorgt sie im Hochvakuum für eine unzulässige Temperaturerhöhung des Rotors 1. Es hat sich zwar gezeigt, daß die mechanischen Anschläge in den Endstellungen des Rotors eine Wärmeleitung bilden, diese ist jedoch wegen des geringen und nicht immer optimalen Flächenkontakts ungenügend.

Die Wärmeübertragung von dem Rotor auf den Stator wird daher wie in Fig. 2 dargestellt mittels einem Wärmeübergangselement bewerkstelligt. In dieser Figur ist nur ein Teil einer Stirnfläche 3 des Rotors 2 gezeigt. An der Stirnfläche ist im äußeren Bereich ein Stift 4 befestigt. Der Stift 4 ist zweckmäßigerweise aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit herge­ stellt. In dem Gehäuse 1 sind zwei Halteteile 5, 6 befestigt. Diese sind so ausgebildet, daß sie kulissenartig auf dem Teilkreis des Stiftes 4 verscho­ ben und mit Schrauben o.ä. an dem Gehäuse fixiert werden können.

In der Ansicht A sind diese beiden Halteteile ohne Gehäuse gezeigt. Jedes dieser Halteteile enthält zwei kleine Flansche 7, 8, 10, 11, in welche jeweils ein dünnes Band 9, 12 eingelassen ist. Dieses Band ist ebenso wie die Halteteile 5, 6 aus gut wärmeleitfähigem Material hergestellt. Das Band kann aus dünnem Blech oder auch aus einer flachen Litze bestehen.

In der gezeigten Ansicht A befindet sich der Stift in der Endstellung 1, dies entspricht der in Fig. 1 gezeigten Schaltstellung b. In der Endstellung 2 ist der Stift 4 nur angedeutet, ebenso in der Mittelstellung. Hier ist kein Wärmeübergangselement nötig; wie in Fig. 1 Schaltstellung a gezeigt ist, ist in dieser Stellung nur eine Hohlleiterverbindung wirksam, deren gerader Verlauf außerdem keine erhöhte Verlustleistung verursacht.

Die genaue Justage der Schalterstellung in den beiden Endstellungen erfolgt durch ein Verschieben der Halteteile 5, 6, während das Festhalten des Rotors beispielsweise permanentmagnetische Elemente übernehmen. In der Mittelstel­ lung kann ein permanentmagnetisches, hier nicht dargestelltes Teil den Ro­ tor 2 in seiner Sollstellung definieren.

Der Rotor wird beispielsweise über einen Schrittmotor angetrieben, es reicht dabei völlig aus, wenn dieser Motor den Rotor nur näherungsweise zu den drei Soll-Stellungen bewegt.

• Bezugszeichenliste  1 Gehäuse
   2 Rotor
   3 Stirnfläche
   4 Stift
   5 Halteteil
   6 Halteteil
   7 Flansch
   8 Flansch
   9 Band
  10 Flansch
  11 Flansch
  12 Band

Claims (5)

1. Hohlleiterschalter mit einem Gehäuse, auf dessen Umfang Hohlleiteran­ schlüsse vorgesehen sind und einem in dem Gehäuse drehbar gelagerten Rotor, der wenigstens ein Hohlleiterelement zur Verbindung unterschied­ licher Hohlleiteranschlüsse in bestimmten Schaltstellungen enthält, wobei zwischen Gehäuse und Rotor ein geringer Luftspalt besteht und wobei eine Antriebseinrichtung vorgesehen ist zum Drehen des Rotors in die Schaltstellungen, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Wärmeübergangselement vorgesehen ist, welches an wenigstens einer Schaltstellung wirksam ist und die Verlustwärme, die am Rotor entsteht, auf das Gehäuse überträgt.

2. Hohlleiterschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmeübergangselement gleichzeitig die Rotorstellung definiert.

3. Hohlleiterschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmeübergangselement aus wenigstens einem an dem Rotor ange­ ordneten stiftförmigen Metallteil (4) und aus wenigstens einem an den Stator angeordneten in der Rotorendstellung das stiftförmige Teil (4) berührendes metallisches Band (9) besteht.

4. Hohlleiterschalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das metallische Band (9) in der Rotorendstellung an dem stiftförmigen Metall-Teil (4) flächig anliegt.

5. Hohlleiterschalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das metallische Band (9) aus einer flachen Litze besteht.