DE4132985A1 - Leitfaehige matte zur abschirmung elektromagneticher wellen - Google Patents

Leitfaehige matte zur abschirmung elektromagneticher wellen

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Description

Hintergrund der Erfindung
Diese Erfindung betrifft eine leitfähige Matte zur Abschirmung elektromagnetischer Wellen, zum Schutz elektrischer Leitungen gegen Effekte elektromagnetischer Wellen von außerhalb der Leitung und zur Verhinderung des Durchlasses elektromagneti­ scher Wellen, die innerhalb einer elektrischen Leitung erzeugt werden.
Als leitfähige Matte zur Abschirmung elektromagnetischer Wel­ len, zum Schutz elektrischer Leitungen gegen generierte elektro­ magnetische Wellen und zur Verhinderung des Durchlasses elektro­ magnetischer Wellen, die in der Leitung generiert werden, ist es bekannt, eine leitfähige dünne Lage und ein isolieren­ des Kunstharz als Schicht aufzubringen. Die leitfähige Lage bildet eine zylindrische gewebte Komponente einer Metallfolie oder eines Drahts, beispielsweise einer Aluminiumfolie.
Ein Erfordernis für ein Abschirmelement einer elektrischen Leitung ist die Abschirmung. Um die Leitung gegen elektro­ magnetische Wellen zu schützen oder um zu verhindern, daß innerhalb der Leitung generierte elektromagnetische Wellen hinausgelangen, muß die Leitung von einer leitfähigen Lage umschlungen sein, wobei beide Kanten dieser leitfähigen Lage unter Bildung einer zylindrischen Gestalt in elektrischem Kontakt stehen müssen, und die leitfähige Lage muß elektrisch geerdet sein. Das bekannte, zur Abschirmung elektromagneti­ scher Wellen verwendete Element ist nicht in der Lage, beide Kanten der leitfähigen Lage ohne zusätzliche Mittel elektrisch zu erden. Die zylindrische gewebte Komponente eines Metalldrahts neigt dazu, in ihre lineare Gestalt zurückzukehren und ist nicht in der Lage, eine zylindrische Gestalt aufrechtzuerhal­ ten. Weiterhin ist eine Metallfolie, wie eine Aluminiumfolie od. dgl., so steif, daß die Kontaktfläche beider Kanten unzu­ länglich ist.
Ein anderes Erfordernis für das Abschirmelement für eine elek­ trische Leitung ist eine hohe Flexibilität, insbesondere in der gleichen Richtung, in der sich die Flexibilität der Leitung auswirkt. Die Beschichtung der zylindrischen gewebten Komponente einer Metallfolie oder eines Drahtes und die iso­ lierende Kunststofflage in der bekannten Ausführung haben jedoch nicht immer eine bevorzugte Flexibilität in derselben Richtung wie die der Leitung.
Kurzdarstellung der Erfindung
Die Aufgabe dieser Erfindung besteht darin, eine leitfähige Matte zu schaffen, deren beiden Kanten in elektrischen Kontakt gebracht werden können und die eine hohe Flexibilität in der Richtung der Leitung aufrechterhält.
Zur Lösung dieser Aufgabe oder anderer Ziele schlägt die Er­ findung eine leitfähige Matte zur Abschirmung einer Leitung gegen elektromagnetische Wellen vor.
In der leitfähigen Matte bestehen in der Richtung der Leitung verlaufende Kettfäden wenigstens aus einer Vielzahl leitfähiger Fadenfasern, die mit Metall auf einer Faseroberfläche beschichtet sind.
In einer senkrechten Richtung zur Leitung verlaufende Schuß­ fäden bestehen aus wenigstens einer Vielzahl von aus Metall bestehenden Drahtsegmenten, die keine Kontaktkorrosion ver­ ursachen, wenn sie in Kontakt mit dem Metall der Kettfäden gelangen.
Die Kettfäden und Schußfäden sind unter Bildung einer leit­ fähigen Matte zur Abschirmung elektromagnetischer Wellen ver­ webt.
Die gewebte, die Kett- und Schußfäden enthaltende leitfähige Matte zur Abschirmung elektromagnetischer Wellen ist um eine Leitung aus Gründen der Abschirmung herumgeschlungen. Nach­ dem die leitfähige Matte um die Leitung unter Überlappung ihrer beiden Kanten um einen kleinen Betrag herumgeschlungen ist, werden beide Kanten durch die geringfügiges Zusammen­ drücken der Kanten in elektrischen Kontakt gebracht und bleiben in Kontakt ohne weiteres Zusammendrücken. Die Kettfäden ent­ halten Fasern mit einer hohen Flexibilität, um leicht an der Leitung zu haften, und werden entlang der Leitung in derselben Richtung wie diese gelegt. Wenn weiterhin das Metall der Kett­ fäden in Kontakt mit dem Metall der Schußfäden der leitfähigen Matte gelangt, so entsteht keine Kontaktkorrosion wegen der ausgewählten Kombination dieser beiden Metalle.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Fig. 1 zeigt eine Darstellung des gewebten Zustands des leitfähigen Fadens und des Metalldrahts, die in einer leitfähigen Matte enthalten sind,
Fig. 2 zeigt eine perspektivische Ansicht einer leitfähigen Matte zur Abschirmung elektromagnetischer Wellen,
Fig. 3 zeigt eine Querschnittsansicht der leitfähigen Matte zur Abschirmung elektromagnetischer Wellen und
Fig. 4 zeigt eine Querschnittsansicht eines Leitungsbündels im abgeschirmten Zustand.
Ausführliche Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel dieser Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert.
Eine leitfähige Matte 10 zum Abschirmen elektromagnetischer Wellen ist aus einem leitfähigen Faden 12 und einem Metall­ draht 14 gewebt. Der leitfähige Faden 12 ist ein Kettfaden, der in derselben axialen Richtung verläuft wie eine elektrische Leitung 1, und der Metalldraht 14 ist ein Schußfaden, der in einer senkrechten Richtung zur elektrischen Leitung 1 ver­ läuft, wenn diese durch die leitfähige Matte 10 abgeschirmt ist. Die leitfähigen Fäden 12 sind mit einem leitfähigen Metall, wie z. B. Kupfer, Zinn od. dgl., auf der Oberfläche einer flexi­ blen synthetischen Faser beschichtet. Eine typische Dichte der Metallbeschichtung beträgt 0,5-10 µ, jedoch vorzugs­ weise 1-5 µ, weil der leitfähige Faden 12 eine hohe Flexibi­ lität erfordert, da die leitfähige Matte nicht nur um die Leitung 1 herumgeschlungen wird, sondern auch dazu fähig sein muß, elektromagnetische Wellen auszuschließen. Der Metalldraht 14 besteht beispielsweise aus leitfähigem Kupfer od. dgl. in Drahtform, so daß der Metalldraht 14 seine ursprüngliche line­ are Gestalt nicht mehr zurückgewinnt, wenn die leitfähige Matte 10 um die Leitung 1 herumgeschlungen ist. Darüber hinaus ist es leichter, den Draht 14 plastisch zu verformen, um ihn in einer herumgeschlungenen Gestalt zu halten, als zu ver­ suchen, den leitfähigen Faden 12 zu verformen.
Da der Kettfaden, wie vorstehend erläutert, Flexibilität auf­ weisen und auch elektromagnetische Wellen ausschließen muß, ist es erforderlich, daß der Kettfaden im wesentlichen leit­ fähige Fäden 12 enthält. Da weiterhin der Schußfaden die her­ umgeschlungene Gestalt aufrechterhalten und ebenfalls elektro­ magnetische Wellen ausschließen muß, ist es erforderlich, daß ein wesentlicher Teil des Schußfadens aus dem Draht 14 geformt ist. Daher sollte der Schußfaden den Metalldraht 14 und der Kettfaden den leitfähigen Faden 12 enthalten, obwohl eine gewisse gegenseitige Vermischung akzeptabel ist.
In Anbetracht der vorstehend genannten Eigenschaften beträgt der Durchmesser des Metalldrahts 14, ob er nun als Kettfaden und/oder als Schußfaden verwendet wird, vorzugsweise 50 - 500 µm, und die Zahl der Segmente des Metalldrahts 14 beträgt 10-50 pro cm in einer Richtung senkrecht zur Leitung 1 und 5 bis 30 pro cm in derselben Richtung wie die Leitung 1.
Der metallbeschichtete leitfähige Faden 12 als Kettfaden und der aus Metall bestehende Metalldraht 14 als Schußfaden sind beide stromleitend bzw. leitfähig. Wenn eine Spannung bis zu einem vorbestimmten Wert oder darüber an einer Kontakt­ stelle in typischer Weise erzeugt wird, kann sich Kontaktkorro­ sion einstellen. Um dies zu verhindern, ist es erforderlich, eine geeignete Kombination von Metallen zu verwenden. Als Ergebnis von Experimenten wurde festgestellt, daß keine Kontakt­ korrosion auftritt, wenn die Potentialdifferenz der beiden verwendeten Metalle 0,2 Volt oder weniger an der Kontaktstelle beträgt. Um daher bei diesem Ausführungsbeispiel eine Potential­ differenz von 0,2 Volt oder weniger an der Kontaktstelle zu erhalten, sollten Metallkombinationen ausgewählt werden, wie sie in Tabelle 1 aufgelistet sind.
Metall-Kombination
Metall, das damit kombinierbar ist
Silber
Nickel, Monelmetall, Kupfer-Nickellegierung, Titan
Nickel Silber, Kupfer, 18-Edelstahl,
Monelmetall Bronze, Messing,
Nickelchrom
Kupfer Silber, Nickel, Monelmetall
18% Edelstahl
12% Edelstahl
Zinn, Chrom
Zinn Bronze, Messing
Chrom 18% Edelstahl
Chrom-Plattierung
Die Tabelle 1 zeigt das für den Metalldraht 14 verwendete Metall in der linken Spalte und das für den leitfähigen Faden 12 verwendete Metall in der rechten Spalte. Ein Oberflächen- Befestigungselement 20 ist gemäß Fig. 4 an beiden Seiten der leitfähigen Matte 10 vorgesehen, um eine herumgeschlungene Gestalt zu halten, wenn die leitfähige Matte 10 zylindrisch um das Leitungsbündel 11 herumgeschlungen ist. Oberflächen- Befestigungselemente 20, die an beiden Seiten der leitfähigen Matte 10 vorgesehen sind, verbinden sich miteinander, wenn die leitfähige Matte 10 herumgewickelt wird.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird ein Oberflächen-Befesti­ gungselement 20 verwendet. Die Verwendung irgend welcher ande­ rer Befestigungsmittel anstelle des Oberflächen-Befestigungs­ elements 20 ist jedoch möglich, wenn diese wenigstens die herumgeschlungene zylindrische Gestalt der leitfähigen Matte 10 aufrechterhalten können. Beispielsweise könnte ein Haken od. dgl. an beiden Seiten der leitfähigen Matte 10 vorgesehen sein, oder alternativ hierzu könnte ein Klemmhalter od. dgl. separat von der leitfähigen Matte 10 vorgesehen sein. Ein wasserdichter Stoff 25 ist an einer Seite der leitfähigen Matte 10 angeordnet, und die Kanten derselben sind mittels eines (nicht dargestellten) Fadens miteinander verwebt. Der wasserdichte Stoff 25 ist isoliert und kann auch Wasser und Öl abhalten.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist gemäß Fig. 2 ein wasser­ dichter Stoff 25 an einer Seite der leitfähigen Matte 10 ange­ ordnet. Die Einbeziehung eines wasserdichten Stoffs 25 ist jedoch optional, und dieser kann auch nicht an der leitfähigen Matte 10 vorgesehen sein. Ein Erdungsanschluß 30 ist ebenfalls an der Kante der leitfähigen Matte 10 vorgesehen, um elektro­ magnetische Wellen abzuleiten, die von der leitfähigen Matte aufgefangen worden sind. Eine Erdungsleitung 32 ist an den Erdungsanschluß 30 angelötet. Anstelle dieser Anordnung könnte die Erdungsleitung 32 jedoch alternativ direkt an der leit­ fähigen Matte 10 angelötet werden.
Nachfolgend wird nun die Wirkungsweise der vorstehend beschrie­ benen leitfähigen Matte 10 erläutert.
Wie in Fig. 4 dargestellt ist, wird die leitfähige Matte 10 zylinderartig um das Leitungsbündel 11 herumgeschlungen, wobei der wasserdichte Stoff 25 eine Außenfläche bildet. Infolge davon wird die leitfähige Matte geringfügig zusammengedrückt. Der Schußfaden verläuft in einer Richtung senkrecht zur Leitung 1 und hält die herumgeschlungene Gestalt aufrecht, was bedeu­ tet, daß kein Versuch stattfindet, die ursprüngliche Gestalt wieder zu gewinnen. Der Kettfaden verbleibt längs der Leitung 1. Daher verbleibt die leitfähige Matte um die Leitung 1 herum, so daß keine Einrichtung oder andere Mittel erforderlich sind, um die herumgewickelte Gestalt aufrechtzuerhalten. Schließ­ lich sind an beiden Seiten der geformten leitfähigen Matte 10 angeordnete Oberflächen-Befestigungselemente 20 verbunden und halten dabei die leitfähige Matte 10 im herumgeschlungenen Zustand. In diesem Zustand nimmt die leitfähige Matte 10 elektro­ magnetische Wellen auf und leitet sie an die Erdungsleitung 32 ab.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist jeder Kett- und Schußfaden der leitfähigen Matte 10 wie vorstehend beschrieben konstru­ iert, und Oberflächen-Befestigungselemente 20 sind an beiden Seiten der leitfähigen Matte 10 angeordnet, so daß diese leicht in elektrischen Kontakt treten kann. Da zusätzlich der Kett­ faden Fasern enthält, liegt eine hohe Flexibilität in der axialen Richtung der Leitung vor. Wenn weiterhin die Potential­ differenz an der Kontaktstelle des Metalls, das die Oberfläche der den Kettfaden bildenden Faser bedeckt, und des den Schuß­ faden bildenden Metalls bei einer vorbestimmten Spannung oder unterhalb derselben liegt, und die leitfähige Matte 10 im wesentlichen zu einer zylindrischen Gestalt gebogen ist, tritt keine Erosion an der leitfähigen Matte 1D auf, da der wasser­ dichte Stoff 25 an der Außenfläche der leitfähigen Matte 10 angeordnet ist. Da zusätzlich die Erdungsleitung 32 mit der leitfähigen Matte 10 verbunden ist, werden elektromagnetische Wellen abgeleitet.
Diese Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbei­ spiel beschränkt, in dem Sinne, daß selbstverständlich ver­ schiedenartige Änderungen, Anpassungen oder Modifikationen mitumfaßt sind, ohne vom Wesen der Erfindung und dem Schutz­ umfang der beigefügten Ansprüche wegzukommen.

Claims (20)

1. Leitfähige Matte zur Abschirmung einer elektrischen Leitung gegen elektromagnetische Wellen mit in der axialen Richtung der Leitung (1) verlaufenden Kettfäden (12) und in der Richtung senkrecht zur Achse der Leitung (1) verlaufenden Schußfäden (14), wobei die Kettfäden (12) und Schußfäden (14) unter Bil­ dung einer kontinuierlichen Matte (10) verwebt sind.
2. Matte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kettfäden (12) wenigstens aus einer Vielzahl leitfähiger Fäden bestehen, wobei die Fäden eine faser- oder fiberartige Sub­ stanz enthalten und flexibel in der axialen Fadenrichtung ausgebildet sind.
3. Matte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schußfäden (14) aus wenigstens einer Vielzahl von Metalldrähten bestehen.
4. Matte nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die leitfähigen Fäden (12) mit einem leitfähigen Material unter Beibehaltung ihrer Flexibilität in der axialen Richtung der Leitung (1) beschichtet sind.
5. Matte nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall der Kettfäden (12) und das Metall der Schußfäden (14) so ausgewählt sind, daß bei einem gegenseitigen Kontakt keine Oberflächenkorrosion auftritt.
6. Matte nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall der Kettfäden (12) aus einer Gruppe ausgewählt ist, die aus Nickel, Monelmetall, Kupfer-Nickel-Legierung und Titan besteht und daß das leitfähige Metall der Schußfäden (14) Silber ist.
7. Matte nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall der Kettfäden (12) aus einer Gruppe ausgewählt ist, die aus Silber, Kupfer, 18-Edelstahl, Bronze, Messing und Nickel-Chrom besteht und daß das Metall der Schußfäden (14) aus einer Gruppe ausgewählt ist, die aus Nickel und Monel­ metall besteht.
8. Matte nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall der Kettfäden (12) aus einer Gruppe ausgewählt ist, die aus Silber, Nickel, Monelmetall, 18-Edelstahl, 12-Edelstahl, Zinn und Chrom besteht und daß das Metall der Schußfäden (14) Kupfer ist.
9. Matte nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall der Kettfäden (12) aus einer Gruppe ausgewählt ist, die aus Bronze, Messing, 18-Edelstahl und plattiertem Chrom besteht und daß das Metall der Schußfäden (14) aus einer Gruppe ausgewählt ist, die aus Zinn und Chrom besteht.
10. Matte nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sie um eine Vielzahl von sich axial erstreckenden elektrischen Leitungen (1), die ein Leitungsbündel (11) bilden, herumgeschlungen ist, wobei sich zwei in der Leitungsrichtung erstreckende Kanten dieser Matte (10) unter Bildung eines im wesentlichen zylindrischen Querschnitts überlappen.
11. Matte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwei Kanten dieser Matte (10) in axialer Richtung der Leitung (1) erstrecken, und daß die Matte um die Leitung (1) unter Bildung einer im wesentlichen zylindri­ schen Abschirmung herumgewickelt ist.
12. Matte nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß Be­ festigungsmittel (20) an jeder Seite dieser Matte (10) be­ festigt und so positioniert sind, daß sie im befestigten Zustand die zylindrische Gestalt der leitfähigen Matte (10) bei einer Biegung um die axiale Richtung der Kettfäden (12) aufrecht­ erhalten.
13. Matte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schicht aus wasserdichtem Material (25) an wenigstens einer Seite dieser Matte (10) angeordnet ist.
14. Matte nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht aus wasserdichtem Material (25) aus einem isolierenden Material besteht.
15. Matte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (30, 32) zur Ableitung der von der Matte (10) erfaßten elektromagnetischen Wellen vorgesehen sind.
16. Leitfähige Matte zur Abschirmung einer elektrischen Leitung gegen elektromagnetische Wellen, mit
Kettfäden (12), die in der axialen Richtung der elektri­ schen Leitung (1) verlaufen und wenigstens aus einer Viel­ zahl von leitfähigen metallbeschichteten Fadenfasern be­ stehen,
Schußfäden (14), die in einer senkrechten Richtung zur Leitung (1) verlaufen und aus wenigstens einer Vielzahl von Metalldrähten bestehen, die aus einem Material bestehen, das bei Kontakt dieser Drähte mit dem Metall der Kettfäden (12) nicht zur Korrosion führt, wobei die Kettfäden (12) und die Schußfäden (14) unter Bildung einer Matte (10) verwebt sind, die eine ausreichende Flexibilität bei der Biegung um die Achse der Leitung (1) aufweist, wobei ein im wesentlichen zylindrischer Querschnitt gebildet wird, Befestigungsmitteln (20), die an einer oberen und an einer unteren Fläche dieser Matte (10) angebracht sind und die bei der Bildung einer zylindrischen Gestalt der Matte (10) verbunden sind und im verbundenen Zustand die gebildete Gestalt der Matte (10) aufrechterhalten, und
Verbindungsmitteln (32) zur Ableitung von durch die Matte (10) aufgenommenen elektromagnetischen Wellen.
17. Matte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der die Schußfäden (14) bildenden Metalldrähte vorzugsweise ungefähr 50-500 µm be­ trägt.
18. Matte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandsanordnung der die Schußfäden (14) bildenden Metalldrähte vorzugsweise ungefähr 10-50 Drähte pro cm beträgt.
19. Matte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Potentialdifferenz jedes Metalls der Kettfäden (12) und der Schußfäden (14) weniger als 0,2 Volt beträgt.
20. Matte nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Ableitung eine Erdungsleitung (32) auf­ weisen, die über weitere Mittel (30) an der leitfähigen Matte (10) befestigt sind.
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