DE4031035A1 - Verfahren und einrichtung zum enteisen und reinigen eines antennenspiegels - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Enteisen und Reinigen eines Antennenspiegels.

Es ist bekannt, Antennenspiegel, beispielsweise für Empfangsanlagen des Satellitenfernsehens, mit einer Tetra­ fluoräthylenbeschichtung zu versehen, welche verhindern soll, daß bei starkem Schneefall oder Reifansatz sich im Antennenspiegel Ablagerungen bilden, die zu Empfangs­ störungen führen. Bei der Ausrichtung der Antennenachse unmittelbar auf den Satelliten ergeben sich jedoch Nei­ gungen des Antennenspiegels, welche nicht dazu ausreichen, ein Herausrutschen oder Herausfallen von Ablagerungen im Antennenspiegel auch bei Beschichtung desselben auszulösen. Hier behalf man sich durch Versetzen des Empfangs-Antennen­ elementes aus dem Brennpunkt des Parabolspiegels heraus, derart, daß dieser mit stärkerer Neigung installiert werden konnte. Dies allerdings erschwert die präzise Ausrichtung und Montage der Antennenanlage.

Es ist ferner bekannt, an dem Antennenspiegel, vorzugsweise auf dessen Rückseite, Heizelemente, insbesondere Flächen­ heizelemente, anzubringen, um bei Schneefall oder Reifansatz den Antennenspiegel so aufzuheizen, daß Schnee- und Eis­ schichten abtauen können. Der Energieaufwand für die Beheizung des Antennenspiegels ist jedoch, insbesondere bei extremen Witterungsbedingungen, sehr hoch. Bekannte Antennenspiegelheizungen reichen mitunter zum Abtauen des Antennenspiegels nicht aus, da dieser große Wärmeaustausch­ flächen aufweist und somit extreme Wärmeverluste auftreten.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, ein Verfahren bzw. eine Einrichtung zum Enteisen und Reinigen eines Antennenspiegels so auszugestalten, daß auch bei extremen Witterungsbedingungen eine zuverlässige Enteisung und Reinigung möglich ist, ohne daß die Montage und Aus­ richtung des Antennenspiegels erschwert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mindestens Teilen des Antennenspiegels eine Bewegung zum Abwerfen oder Abschütteln des Eises oder der Verunreini­ gungen erteilt wird. Die Bewegung kann schlag- oder ruck­ artig sein oder wirkt in Form einer Rüttelbewegung oder Schwingbewegung ein.

Bei einer erfindungsgemäßen Einrichtung zur Verwirklichung dieses Verfahrens ist ein Antrieb zur Bewegung des gesamten Antennenspiegels vorgesehen. Es kann auch mindestens ein Antrieb zur Bewegung eines bevorzugt Eis oder Verunreini­ nigungen ansetzenden Teiles des Antennenspiegels vorgesehen sein.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des hier angegebenen Verfahrens und einer Einrichtung zur Durch­ führung des Verfahrens sind in den anliegenden Ansprüchen gekennzeichnet.

Nachfolgend werden einige Ausführungsformen unter Bezug­ nahme auf die Zeichnung beschrieben. Es stellen dar:

Fig. 1 eine schematische, ausschnittsweise gezeichnete Einrichtung zum Enteisen und Reinigen eines Antennenspiegels,

Fig. 2 eine schematische Abbildung einer weiteren Ausführungsform unter schema­ tischer Angabe einer Alternative und

Fig. 3 eine schematische Abbildung einer wiederum anderen Ausführungsform einer Einrichtung zum Enteisen und Reinigen eines Antennen­ spiegels.

Bei der Einrichtung nach Fig. 1 ist ein in Fig. 1 aus­ schnittsweise und im Schnitt dargestellter Antennenspiegel 1 fest mit einer Halterung 2 verbunden, die ihrerseits über ein Gelenk 3 mit horizontaler Achse verschwenkbar an ein Gestellteil 4 angeschlossen ist. Die Halterung 2 weist eine in einer Axialebene zur Achse des Gelenks 3 gelegene, sich radial erstreckende Anschlagfläche 5 auf, die einer sich ebenfalls radial erstreckenden, in einer Axialebene der Gelenkachse des Gelenkes 3 gelegene Anschlagfläche 6 des Gestellteiles 4 zugeordnet ist.

In entsprechender Weise ist in der aus Fig. 1 ersichtlichen Konstruktion an der Halterung 2 eine weitere Anschlagfläche 7 vorgesehen, die einen stumpfen Winkel zu der Anschlag­ fläche 5 bildet, ebenfalls in einer Axialebene mit Bezug auf die Achse des Gelenkes 3 gelegen ist und sich radial er­ streckt und die weiterhin einer Anschlagfläche 8 des Ge­ stellteiles 4 zugeordnet ist, die wiederum in einer Axial­ ebene mit Bezug auf die Gelenkachse des Gelenkes 3 gelegen ist, sich radial erstreckt und einen stumpfen Winkel relativ zu der Anschlagfläche 6 des Gestellteiles 4 bildet.

Zwischen einem Lager 9 der Halterung 2 einerseits und einem Lager 10 eines fest mit dem Gestellteil 4 verbundenen Lager­ armes 11 ist ein kräftiges Druckfederelement 12 einge­ spannt, dessen Druckkraft in der in Fig. 1 gezeigten Betriebsstellung der Antenne mit Bezug auf die in Fig. 1 dargestellte allgemeine Situation links an der Achse des Gelenkes 3 vorbei verläuft. Wird nun der Antennenspiegel 1 zusammen mit der Halterung 2 um die Achse des Gelenkes 3 im Uhrzeigersinn verschwenkt, so beschleunigt das Druck­ federelement 12, sobald die Wirkungsrichtung der Kraft des Druckfederelementes rechts an der Achse des Gelenkes 3 vorbei verläuft, die vorgenannte Baueinheit weiter zu einer raschen Bewegung im Uhrzeigersinn, bis die Anschlagfäche 7 der Halterung 2 an der Anschlagfläche 8 des Gestellteiles 4 anschlägt und die hierbei an dem Antennenspiegel auftreten­ den Beschleunigungs- und Verzögerungskräfte bewirken, daß ein Eisbelag oder Verunreinigungsbelag des Antennenspiegels von diesem abgeworfen wird.

Für den Fachmann ohne weiteres verständlich treten ganz entsprechende Wirkungen bei der Rückbewegung des Antennen­ spiegels 1 und Halterung 2 und dem Anschlagen der An­ schlagfläche 5 gegen die Anschlagfläche 6 auf. Beschleuni­ gungs- und Verzögerungskräfte haben hierbei jeweils umge­ kehrte Richtung.

Zur Einleitung der Abwurfbewegung des Antennenspiegels 1 und der Halterung 2 im Uhrzeigersinn und im Gegenuhrzeiger­ sinn dient ein Antrieb 13, der ein Kreissektorelement 14 enthält, welches koaxial zur Achse des Gelenkes 3 an dem Gestellteil 4 gelagert ist und mit Anschlägen 15 und 16 der Halterung 2 des Antennenspiegels 1 zusammenwirkt. Das Kreissektorelement 14 trägt einen Radialarm 17, der über ein Mutterstück 18 mit einer auf der Welle eines dreh­ richtungsumsteuerbaren Motors 19 sitzenden Gewindespindel 20 gekoppelt ist. Grenzstellungen des Mutterstückes 18 und damit des Radialarmes 17 und des Kreissektorelementes 14 sind durch die Anordnung von Endschaltern 21 und 22 vorgegeben, welche den Betrieb des Motors 19 über eine Steuereinheit 23 beeinflussen.

Die Steuereinheit 23 empfängt außerdem Signale eines auf einen Eisansatz des Antennenspiegels 1 ansprechenden Fühlers 24, wobei der Fühler 24 auch ein Niederschlagsmelder sein kann. Einzelheiten der Steuerung der Einrichtung zum Ent­ eisen und Reinigen des Antennenspiegels, beispielsweise also intermittierend, mit zeitlicher Verzögerung nach Auf­ treten eines Signals des Fühlers 24 oder dergleichen seien hier zur Vereinfachung der Darstellung weggelassen.

Weiter sei hier ausdrücklich darauf hingewiesen, daß die Darstellung von Fig. 1 nicht Anspruch auf maßstabsgerechte Dimensionierung der Einzelteile erhebt, dem Fachmann aber deutlich macht, daß der Antrieb 13 so ausgebildet ist, daß er jedenfalls entweder im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhr­ zeigersinn wirkend die Wirkungslinie der Druckkraft des Druckfederelementes 12 bis zum Schnitt mit der Achse des Gelenkes 3 verlagert und dann innerhalb seines Totganges unter stark beschleunigter Schwenkbewegung die Ver­ schwenkung bis zum Anschlag zwischen den einander gegen­ überstehenden Anschlagflächen zuläßt.

Sehr bedeutsam ist, daß die einander gegenüberstehenden Anschlagflächen 5 und 6 der Halterung 2 einerseits und des Gestellteils 4 andererseits präzise bearbeitet sind und in der in Fig. 1 gezeigten Betriebsstellung durch das Druckfederelement 12 fest gegeneinander gepreßt werden. Hierdurch ist sichergestellt, daß in der Betriebsstellung die genaue Ausrichtung des Antennenspiegels 1 erhalten bleibt.

Bei einer praktischen Ausführungsform ist die gesamte An­ ordnung durch ein in Fig. 1 nicht dargestelltes, vorzugs­ weise einen Balg zwischen der Halterung 2 und dem Gestell­ teil 4 aufweisendes Gehäuse derart gekapselt, daß Witte­ rungseinflüsse von der Einrichtung zuverlässig ferngehalten werden.

In Fig. 2 sind der Ausführungsform nach Fig. 1 ent­ sprechende Bauteile jeweils mit gleichen Bezugszahlen ver­ sehen. Der Antennenspiegel 1 der Einrichtung nach Fig. 2 ist an einem Gestellteil 4 befestigt, wobei zwischen dem Antennenspiegel und dem Gestellteil eine elastische Zwi­ schenlage 25 aus einem Material vorgesehen ist, das einer­ seits eine unveränderliche Lage des Antennenspiegels 1 relativ zu dem Gestellteil 4 unter den im Empfangsbetrieb vertretenden Kräften, beispielsweise unter Windbelastung, gewährleistet, jedoch Schwingbewegungen des Antennenspie­ gels einer Frequenz und einer Amplitude zuläßt, wie sie beim Einschalten der Einrichtung zum Enteisen und Reinigen des Antennenspiegels auftreten.

Das dem Antennenspiegel 1 zugeordnete Empfangs-Antennen­ element ist in Fig. 2 mit 26 bezeichnet und an einer geeigneten entweder achsparallel verlaufenden oder zum Außenrahmen reichenden Stütze 27 befestigt.

An den Außenrand des Antennenspiegels 1 ist ein Vermittler­ ring, beispielsweise aus Aluminium, angesetzt, der an seinem Umfang verteilt auf der Rückseite des Antennenspiegels 1 eine Anzahl von elektromagnetischen Rüttelantrieben 29 trägt.

Beim Auftreten eines einen Eisbelag des Antennenspiegels 1 meldenden Signales des Fühlers 24 schaltet die Steuerein­ heit 23 einen oder mehrere der elektromagnetischen Rüttel­ antriebe 29 ein, so daß der Antennenspiegel 1 in Schwin­ gungen versetzt wird, welche dazu führen, daß der Eisbe­ lag, Schneebelag oder Reifbelag des Antennenspiegels abge­ worfen wird.

Dabei kann es zweckmäßig sein, die elektromagnetischen Rüttelantriebe 9 in solcher zeitlicher Folge oder mit solcher Frequenz anzuregen, daß der Antennenspiegel 1 zu Plattenschwingungen veranlaßt wird, die im unteren Teil des Antennenspiegels einen Schwingungsbauch bewirken, nachdem dort bevorzugt Ablagerungen erwartet werden.

Bei einer vereinfachten Ausführungsform kann am Umfang des Vermittlerringes 28 auch nur ein einziger Rüttelantrieb vor­ gesehen sein, dessen Anordnung und/oder Antriebsfrequenz zur Erzielung des besten Reinigungsergebnisses eingestellt wird.

In Fig. 2 ist im unteren Teil des Antennenspiegels 1 durch eine strichpunktierte Linie eine Alternative angedeutet, welche vorsieht, auf der Rückseite des Antennenspiegels 1 ein sektorförmiges Vermittlerelement 30 zu befestigen, an dem ein Rüttelantrieb oder Schwingantrieb 31 befestigt ist. Diese Ausführungsform gestattet es, ohne eine Veränderung des Antennenspiegels 1 im übrigen ausreichende Rüttelkräfte oder Schwingkräfte im unteren Teil des Antennenspiegels ein­ zuleiten, wodurch ein Eisansatz oder ein Schneebelag abge­ schüttelt werden kann.

Sowohl bei der Ausführungsform nach Fig. 1 und Fig. 2 sowie auch bei der nachfolgend beschriebenen Ausführungs­ form nach Fig. 3 kann das Abwerfen oder Abschütteln eines Eisbelages oder einer Verunreinigung von der Innenseite des Antennenspiegels 1 durch eine dünne Kunststoffbeschichtung, vorzugsweise aus Tetrafluoräthylen, unterstützt werden. Wie eingangs bereits erwähnt, ist eine solche Kunststoffbe­ schichtung an sich bereits bekannt. In Zusammenwirkung mit den hier angegebenen Mitteln zur mechanischen Bewegung des Antennenspiegels 1 ergeben sich jedoch besondere Vorteile bezüglich einer zuverlässigen und vollständigen Reinigung des Antennenspiegels, da seine Innenflächen durch den gleitfähigen Kunststoffbelag gleichsam besonders lawinen­ gefährlich werden.

Bezüglich des elektromagnetischen Rüttelantriebs 29 oder der elektromagnetischen Rüttelantriebe 29, welche im Zusammenhang mit Fig. 2 erwähnt wurden, ist festzustellen, daß diese auch von Elektromagneten gebildet werden können, deren Joch und Anker bei Anregung zusammenschlagen und auf diese Weise einen mechanischen Impuls erzeugen, der über den Vermittlerring 28 bzw. das Vermittlerbauteil 30 auf den Antennenspiegel 1 einwirkt.

Eine andere Ausführungsform sieht den Ersatz des Bauteils oder der Bauteile 29 durch Ultraschallrüttler vor. In bestimmten Fällen können auch hydraulische Hochfrequenz­ rüttler eingesetzt werden, wenn, etwa bei Großanlagen, ein Hydrauliksystem zur Verfügung steht und der dann vorzu­ sehende technische Aufwand und Kostenaufwand gerechtfertigt ist, was bei privaten Empfangsanlagen, etwa für das Satelli­ tenfernsehen, im allgemeinen nicht der Fall ist.

Bei der Einrichtung nach Fig. 3 besteht der Antennen­ spiegel 1 aus einem formstabilen Träger 32 und einer mit dessen Außenrand fest verbundenen, elastisch verformbaren Auskleidung 33. In der in Fig. 3 gezeigten Betriebsstellung schmiegt sich die Auskleidung 33 unter elastischer Vor­ spannung in Richtung auf die Innenfläche des Trägers 32 an diesen an. Die Auskleidung 33 kann von einem mit Tetra­ fluoräthylen beschichteten dünnen Metallblech bestehen, welches den eigentlichen Antennenspiegel bildet. Gemäß einer anderen Ausführungsform kann die Auskleidung 33 auch aus federnd elastischem Kunststoff gefertigt sein, wobei dann der metallische Träger 32 die Antennenspiegelfläche darbietet.

Der Träger 32 ist fest mit dem Gestellteil 4 verbunden. Das Gestellteil 4 und der Träger 32 weisen eine zu der Antennenachse koaxiale Führungsbohrung auf, durch welche ein Antriebsstab 34 reicht, der über ein Anschlußelement 35 fest mit dem Scheitel der Auskleidung 33 verbunden ist. Der Antriebsstab 34 ist in einer Bohrung einer Wange 36 des Gestellteils 4 zusätzlich geführt.

Wird der Antriebsstab 34 von der in Fig. 3 gezeigten Betriebsstellung aus nach rechts bewegt, so drückt das Anschlußelement 35 die Auskleidung 33 unter Ausbeulung des scheitelnahen Bereiches von dem Träger 32 weg, bis schließ­ lich die gesamte Auskleidung sich unter Ausführung einer Schnappbewegung von dem Träger 32 trennt und sich nach außen konvex aufbeult. Die bei diesen Bewegungsphasen der Auskleidung 33 auftretenden ringförmigen Bereiche der Ab­ lösung der Auskleidung 33 von dem Träger 32 haben verhält­ nismäßig geringen Krümmungsradius R, so daß ein gegebenen­ falls auf der Innenseite des Antennenspiegels vorhandener Eisbelag abgesprengt wird und Eis und Schnee sowie Verun­ reinigungen schließlich bei der Schnappbewegung der Aus­ kleidung 33 aus dem Antennenspiegel geworfen werden.

Wird dann der Antriebsstab 34 mit Bezug auf die Darstellung von Fig. 3 nach rechts zurückgeführt, so bewegt sich die Auskleidung 33 von der in Fig. 3 ganz rechts strichpunk­ tiert angedeuteten Lage aus wieder auf die Innenfläche des Trägers 23 zu, um sich schließlich wieder an die Innen­ fläche des Trägers 32 anzuschmiegen.

Zur Bewegung des Antriebstabes 34 dient eine Antriebsvor­ richtung 37, welche einen auf dem Antriebsstab 34 befestig­ ten Mitnehmer 38 und eine Antriebsgabel 39 enthält, welche über ein Mutterstück 40 mit einer Gewindespindel 41 ge­ kuppelt ist, die von einem drehrichtungsumsteuerbaren, an der Wange 36 befestigten Motor 42 angetrieben wird. Grenz­ stellungen der Antriebsgabel 39 werden durch mit dem Motor 42 elektrisch verbundene Endschalter 21 und 22 vorgegeben. Die Schenkel der Antriebsgabel wirken in der aus Fig. 3 ersichtlichen Weise mit dem Mitnehmer 38 zusammen und haben solchen Abstand voneinander, daß die Antriebsvorrichtung 37 einen der Größe der Schnappbewegung der Auskleidung 33 ent­ sprechenden Totgang aufweist. Es gilt hier entsprechendes wie bei der Beschreibung des Ausführungsbeispieles nach Fig. 1 hinsichtlich der Wirkungsweise des Antriebs 13 gesagt wurde.

Gemäß einer Abwandlung der Ausführungsform nach Fig. 3 kann die Auskleidung 33 auch nur einen Teil der Innenfläche des Antennenspiegels überdecken, vorzugsweise den hinsicht­ lich Ablagerungen von Eis, Schnee und Verunreinigungen besonders anfälligen unteren Teil. In diesem Falle greift der Antriebsstab 34 über ein entsprechendes Anschlußelement 35 in der Mitte einer beispielsweise sektorförmigen Aus­ kleidung über eine Bohrung des Trägers 32 an, die sich nicht im Scheitel des Antennenspiegels befindet. Eine derartige Ausführungsform kann dann besonders zweckmäßig sein, wenn die Schnappbewegungen der Auskleidung 33 zur Verringerung der Abmessungen des Antriebs 37 kleinere Amplitude haben sollen. Insbesondere bei der zuletzt er­ wähnten, in der Zeichnung jedoch nicht gezeigten Abwand­ lung der Ausführungsform nach Fig. 3 kann anstelle des einen Totgang aufweisenden Antriebs 37 auch ein Rüttel­ antrieb oder Schwingantrieb mit dem Antriebsstab 34 ge­ kuppelt werden.

Claims (15)

1. Verfahren zum Enteisen und Reinigen eines Antennenspie­ gels, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens Teilen des­ selben eine Bewegung zum Abwerfen und Abschütteln des Eises oder der Verunreinigungen erteilt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung schlagartig oder ruckartig ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung eine Rüttelbewegung und Schwingbewegung ist.

4. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Antrieb (2, 3, 4, 13 bzw. 29) zur Bewegung des gesamten Antennenspiegels (1) vorgesehen ist.

5. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß min­ destens ein Antrieb (29 bzw. 31 bzw. 34, 35, 37) zur Bewegung eines bevorzugt Eis oder Verunreinigungen an­ setzenden Teiles des Antennenspiegels (1) vorgesehen ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Antrieb mindestens einen Ultraschall­ rüttler enthält.

7. Einrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Antrieb mindestens einen elektromagne­ tischen Rüttler enthält.

8. Einrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Antrieb mindestens einen hydraulischen Hochfrequenzrüttler enthält.

9. Einrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein eine Schnappbewegung durchführender Antrieb (13 bzw. 37) vorgesehen ist, welcher insbesondere einen der Größe der Schnappbewegung entsprechenden Totgang aufweist.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Antennenspiegel (1 bzw. 32) ein Vermittlerbauteil (28 bzw. 31 bzw. 33) verbunden ist, insbesondere in Gestalt eines Ringes (28) oder eines dem Antennenspiegel angepaßten Parabolsegmentes oder Parabol­ sektors (30), wobei das Vermittlerbauteil mit dem Antrieb bzw. dem mindestens einen Antrieb gekuppelt ist.

11. Einrichtung nach Anspruch 9 und/oder Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Antennenspiegel (1) an einer Hal­ terung (2) befestigt ist, welche über ein vorzugsweise eine horizontale Achse aufweisendes Gelenk (3) mit einem Gestell­ teil (4) schwenkbar verbunden ist, daß die Halterung (2) und das Gestellteil (4) Paare einander zugeordneter Anschlag­ flächen (5, 6; 7, 8) in solcher relativer Winkellage mit Bezug auf die Achse des Gelenkes (3) aufweisen, daß eine beschränkte Schwenkbewegung des Antennenspiegels (1) und der Halterung (2) um das Gelenk (3) zugelassen ist und daß ein Druckfederelement (12) zwischen der Halterung (2) und dem Gestellteil (4) in solcher Weise eingespannt ist, daß der Antennenspiegel (1) und die Halterung (2) zwischen den durch die Anschlagflächenpaare vorgegebenen Grenzstellungen kippschalterartig mittels des Antriebs bewegbar sind.

12. Einrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeich­ net, daß der Antennenspiegel einen formstabilen Träger (32) und eine mindestens Teile der Innenfläche des Trägers über­ deckende und an ihm mit elastischer Vorspannung anliegende Auskleidung (33) enthält, welche mittels eines Antriebs (34, 35, 37) von der Anlagestellung an dem Träger (32) wegwölbbar ist und in Ruhestellung zur Anlage an dem Träger mittels des Antriebs und/oder durch Vorspannwirkung zurückführbar ist.

13. Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die an dem Träger (32) längs ihres Umfangsrandes be­ festigte Auskleidung (33) mittels des Antriebs zu einer Schnappbewegung unter Abwölbung von dem Träger und, eben­ falls mittels des Antriebs, zur Rückbewegung in Anlage an den Träger bewegbar ist.

14. Einrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Antrieb (34, 37) einen der Größe einer Schnappbewegung oder der Schnappbewegung entsprechenden Totgang aufweist.

15. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Antennenspiegel (1) eine Kunst­ stoffbeschichtung, insbesondere aus Polytetrafluoräthylen, aufweist.