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Kabelverbindung zwischen einem ortsfesten Teil und einem dazu in beiden
Richtungen beschränkt drehbaren Teil Die Erfindung betrifft eine elektrische Kabelverbindung
zwischen einem ortsfesten und einem dazu drehbaren Teil bei solchen Geräten, z.
B. Scheinwerfern oder Geschützen, bei denen zwar Drehungen des schwenkbaren Teiles
in beiden Richtungen möglich sein müssen,. im übrigen aber auf eine gewisse Anzahl
Umdrehungen beschränkt sein können.
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Für derartige Kabelverbindungen, wie sie beispielsweise zur Stromzuführung
zu den elektrischen Befehlsgebern und -empfängern der Einstellvorrichtungen an Geschützen
erforderlich sind, ist die Verwendung einer Schleifringanordnung vorgeschlagen worden,
um in dieser den Ausgleich der bei Verdrehung des schwenkbaren Teiles entstehenden
Verwindung des Zuführungskabels zu ermöglichen. Diese Schleifringanordnung ist jedoch
für die hier in Betracht kommenden Fälle, in welchen nur eine beschränkte Verdrehung
der beiden Teile zueinander.stattfinden soll, unnötig teuer und meist auch an dem
drehbaren Teil, z. B: an dem Geschützrohr bzw. an der Geschützlafette, nur sehr
schlecht unterzubringen, da sie zwecks Überprüfung zugänglich oder herausnehmbar
sein muß.
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Wesentlich einfacher und billiger ist eine Anordnung, bei der die
Kabel fest mit dem drehbaren und ortsfesten Teil verbunden sind. Hierbei muß jedoch
durch eine zweckentsprechende Lagerung und Führung der Verbindungskabel dafür Sorge
getragen werden, daß die Kabel bei ihrer Verwindung in ihrer ganzen Länge möglichst
gleichmäßig beansprucht werden, einmal um die Lebensdauer der Kabel zu erhöhen und
ferner um mit geringen Kabellängen zwischen dem ortsfesten und dem drehbaren Teil
eine möglichst große Verdrehung zu ermöglichen. Die Verbindungskabel lose in Schleifen
zu verlegen, so daß diese Schleifen sich je nach dem Drehsinn der Schwenkung enger
oder weiter ziehen, führt,, abgesehen davon, daß diese Anordnung platzraubend und
darum für die Bedienung des' Gerätes meist hinderlich ist, erfahrungsgemäß sehr
schnell zu Aderbrüchen im Kabel oder zu Beschädigungen der Kabelisolation. Außerdem
ermöglichen diese Kabelschleifen nur eine sehr beschränkte, vielfach nicht ausreichende
Verdrehung des schwenlcbaren Teiles gegenüber dem ortsfesten.
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Diese Nachteile lassen sich in bekannter Weise dadurch zum Teil vermeiden,
daß, wie dies auch bei der Kabelverbindung gemäß der Erfindung vorzugsweise der
Fall ist, statt mehradriger Kabel sehr elastische Einzelleiter, z. B. einadrige
Gummilitzen, zur Verbindung .des ortsfesten und des drehbaren Teiles des Gerätes
verwendet werden. . Diese
elastischen Einzelleiter können zwar,
wenn sie beiVerdrehungen des schwenkbarenTeiles spiralförmig umeinander herumgedreht
werden, größere Verwindungen aushalten. Es können sich dabei nach wie vor aber Schlaufen
oder Knoten bilden, die die für die Verwindung wirksame Länge der Leiter verkürzen
und sehr leicht Drahtbrüche und infolge der Verkürzung auch ein Reißen der Kabel
durch unzulässig hohe Zugbeanspruchung zur Folge haben.
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Diese Nachteile lassen sich durch eine geeignete Führung der Kabel
vermeiden, die erfindungsgemäß dadurch erreicht wird, daß die einzelnen Kabel bzw.
Einzeladern der Kabel von dem einen Teil des Gerätes über ein oder mehrere für.
sich drehbare, zur Drehachse des Gerätes ganz oder annähernd konzentrisch angeordnete
und außerdem längs dieser Drehachse verschiebbare Zwischenteile zu dem anderen Teil
des Gerätes geführt sind. Es können die Einzeladern z. B. über Laufrollen geführt
sein, an welche Gewichte oder Federn zum Spannen der einzelnen Adern angreifen,
oder es können sämtliche Einzeladern über einen zur Drehachse konzentrischen Ring,
der drehbar und verschiebbar ist, geführt sein, derart, daß die Einzeladern auf
Mantellinien zweier ineinanderliegender Zylinder verlaufen, deren Achsen ganz oder
annähernd konaxial zur Drehachse des Gerätes liegen. Durch diese Führung wird einerseits
erreicht, daß die Verwindung der Kabel ganz gleichmäßig erfolgt und ferner daß die
durch die Verwindung entstehende Verkürzung der Kabel keine erhöhte Zugbeanspruchung
der Kabel zur Folge hat. Es läßt sich auf diese Weise bei gegebenen Kabellängen
zwischen dem ortsfesten und drehbaren Teil die größtmögliche Verdrehung erzielen.
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Die Erfindung ist im folgenden an drei in der Zeichnung schematisch
dargestellten Ausführungsbeispielen ausführlich beschrieben.
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In Fig. z ist A eine Tragsäule, auf welcher der Teil B in dem
Lager L drehbar ist. An der Tragsäule A, welche gehäuseartig ausgeführt ist,
ist der Anschlußring A1 und an dem drehbaren Teil B der Anschlußring Bi für die
Zu- und Ableitungskabel befestigt. An dem Umfang jedes Ringes sind so viel Anschlußklemmen
gleichmäßig verteilt angeordnet, wie Einzelleiter für die elektrische Übertragung
zwischen dem ortsfesten und drehbaren Teil des Gerätes notwendig sind. In der Nullstellung
befinden sich die einander zugeordneten Anschlußklemmen der beiden Ringe A1 und
Bi senkrecht übereinander; in dem Schnitt gemäß Fig. z ist jeweils nur ein Paar
Anschlußklemmen sichtbar mit je einem Einzelleiter Cl bzw. C2. Die Einzeladern sind
zwischen zwei Spannringen D,, und D2 eingeklemmt, von denen der untere, Dl, drehbar
und verschiebbar auf einem zentral in der Tragsäule A befestigten Zapfen Z geführt
ist. Durch das Eigengewicht dieser Ringe werden die Adern stets unter einer gewissen
Zugspannung und in geordneter Form gehalten, wodurch das bei bekannten Ausführungen
stattfindende Einklemmen von lose durcheinander hängenden Kabeladern vermieden wird.
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Während hierbei sämtliche Einzelleiter gleich lang sein müssen, kann
die Anordnung auch so getroffen sein, daß jeder Einzelleiter durch ein z. B. an
einer Laufrolle befestigtes Gewicht gespannt wird, wobei dann die einzelnen Gewichte
zweckmäßig durch einen Draht o. dgl. verbunden sind, um die konzentrische Führung,
die im dargestellten Falle durch den Ring Dl erzielt wird, zu gewährleisten. Bei
dieser Anordnung können die Einzelleiter in ihrer Länge mehr oder minder voneinander
abweichen.
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Die für eine gegenseitige Verdrehung der Ringe A1 und Bi notwendige
Verkürzungsfreiheit der Einzeladern ist dadurch gewährleistet, daß der Ring D1 während
der Drehung des Teils B infolge der dann stattfindenden Verdrallung der Kabeladern
nach oben gleiten kann. Die durch die Verdrallung bedingte Verkürzung der Adern
kann also eintreten, ohne daß dabei die Zugspannung der Einzeladern erhöht wird.
Dadurch, daß der Hauptring D1 nicht nur verschiebbar, sondern auch drehbar auf dem
Zapfen Z angeordnet ist, werden auch die äußeren Adernstränge für die Verdrallung
mit herangezogen, was eine Vergrößerung der für die Verdrallung nutzbaren Länge
der Einzelleiter bedeutet.
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Die doppelte Wirkung des Hauptringes Di, j ist am besten erkennbar,
wenn die in Wirklichkeit gleichzeitige Verdrallung der inneren und äußeren Adernstränge
als zeitlich.nacheinander entstanden betrachtet wird. In der Nullstellung des drehbaren
Teiles B liegen .die i inneren und äußeren Adernstränge auf den Mantellinien je
eines Zylinders, so daß die inneren Stränge den äußeren Adernzylinder bilden. Wird
der Teil B mit dem Ring B,. in der einen oder anderen Richtung gedreht und
hierbei der Hauptring D1 nur verschiebbar gelassen, indem seine Drehbewegung z.
B. von Hand verhindert wird, so entsteht mit zunehmender Verdrehung des Ringes Bi
und folglich mit zunehmendem Hochsteigen des ; Ringes Dl ein immer stärker fühlbar
werdendes Drehmoment am Ring DI, weil die Drehung des Ringes B1 durch den inneren
Adernzylinder auf den Ring D1. übertragen wird. Der innereAdernzylinder hat dann
nicht mehr i die Form eines Hohlzylinders, sondern geht in einen kompakten, verdrallten
Kabelstrang
über, in welchem jede einzelne Ader nach einer Schraubenlinie
verläuft und außerdem um sich selbst verdreht ist. Eine weitere Drehung des Teiles
B ist dann nicht mehr möglich, wenn das innere Adernbündel zu einem so dichten und
festen Strang verdrallt ist, daß nur noch .durch ein Schleifenschlagen dieses ganzen
Stranges ein weiteres Verdrehen zwischen den Ringen A, und Bi ermöglicht werden
könnte. Letzteres soll jedoch durch das Gewicht des Ringes D, verhindert werden.
Ist die Verdrehung des Teiles B zunächst dann beendet, wenn die inneren Adern einen
fest verdrallten Adernstrang bilden, so -werden beim Freigeben des Ringes D1 gleichzeitig
folgende drei Bewegungen auftreten: Der Ring Dl wird sich im Sinne der Verdrehung
des Teiles B drehen, wobei aber seine Drehzahl hinter der des drehbaren Geräteteiles
B erheblich zurückbleibt, weil der Ring DI durch den äußeren Adernstrang an dem
freien Nachdrehen behindert wird. Gleichzeitig wird der Ring D1 wieder etwas herabgleiten,
weil die Verdrallung bzw. Zugspannung im inneren Adernstrang durch das Nachdrehen
:des Ringes D1 nachläßt. Schließlich geht .das äußere Adernbündel von seiner ursprünglichen
Zylinderform in eine dem inneren Adernbündel ähnliche Schraubenform über, wobei
das äußere Adernbündel seinerseits ein Drehmoment auf den festen Anschlußring A1
ausübt und der Drehsinn der inneren Spirale demjenigen der äußeren Spirale entgegengesetzt
ist, weil für das äußere Adernbündel der untere Ring gegenüber dem oberen in demselben
Sinn verdreht wird wie beim inneren Adernbündel der obere Ring gegenüber dem unteren.
Beim äußeren Adernbündel ist also die relative Verdrehung des oberen Ringes A1 gegenüber
dem unteren D1 umgekehrt wie beim inneren Adernbündel.
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Die Nachdrehung der Zwischenringe der Teile Dl und D2 nach deren Freigabe
wird aufhören, sobald die von den beiden gegenläufigen Spiralen des " inneren und
äußeren Adernbündels auf diese Ringe ausgeübten Drehmomente im Gleichgewicht sind.
Die Vorgänge lassen sich auch kurz so ausdrükken, daß beim Freigeben der Ringe Dl
und D2 ein Teil der im inneren Adernbündel aufgespeicherten Verdrehung auf das äußere
Adernbündel übergeleitet wird, so daß einerseits auch das äußere Adernbündel zur
Aufnahme der dem Geräteteil B erteilten Verdrehung mit herangezogen wird und andererseits
dem inneren Adernstrang ein Teil dieser Verdrehung wieder entzogen wird, so daß
dadurch der innere Strang wieder aufnahmefähig für eine entsprechende Weiterdrehung
des Gehäuseteiles B -wird. Ein solches Weiterdrehen des Gehäuseteiles B verteilt
sich dann wiederum entsprechend auf das innere u fid n äußere Adernbündel, bis die
Aufnahmefähigkeit beider Bündel erschöpft ist. Falls die Zwischenringe D1 und D2
von vornherein vollkommen frei verschiebbar und drehbar sind, erfolgt bei jeder
Verdrehung des Gehäuseteiles B gleichzeitig eine Verdrallung des inneren und äußeren
Adernbündels, wobei die Drehung der Ringe D1 und D2 immer um einen bestimmten Betrag
hinter der Drehung des Anschlußringes Bi zurückbleibt. Das Mäß dieses Zurückbleibens
hängt von den Größenverhältnissen ab, in denen die Durchmesser und Längen der beiden
Adernzylinder zueinander stehen. Durch diese Größenverhältnisse ist gleichzeitig
auch die-durch die Längenverkürzung der Adern bedingte axiale Verschiebung des Zwischenstückes
Dl, D2 bedingt. Die Größenverhältnisse der Durchmesser und Längen beider Adernzylinder
werden zweckmäßig so gewählt, daß die Verkürzungen beider Adernzylinder gleich groß
sind, -nenn beide Adernstränge vollständig verdrallt sind.
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Gemäß Fig. z sind zwischen den beiden Adernzylindern zwei konzentrische,
lose ineinandergeschobene Rohrstücke R1 und R2 von solchen Innen- und Außendurchmessern
vorgesehen, daß die Innenrohrstücke R2 das innere Adernbündel möglichst -weit nach
der Mitte zusammenschieben, im übrigen aber die vollständige Verdrallung des inneren
Adernstranges gestattet. Die mit geringem Zwischenraum ineinandergeschobenen Rohrstücke
R1 und R2 bilden somit eine doppelte Trennwand zwischen dem inneren und äußeren
Adernzylinder. Die Länge beider Rohre R, und R2 entspricht etwa der Länge des äußeren
Adernzylinders. Die Einzelteile der Rohre R1 und R2 ruhen in der Nullstellung durch
ihr Eigengewicht aufeinander, wobei sich die unteren Teile der Rohre R1 und R2 auf
einen gemeinsamen Tragring T stützen, der seinerseits mittels einer Spiralfeder
F auf dem Klemmring D2 ruht.
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Der Zweck der dazwischengeschalteten Rohre R1 und R2 ist, eine einwandfreie
und sich gegenseitig nicht hindernde Verdrallung des inneren und äußeren Adernstranges
zu gewährleisten. Wie bereits erläutert wurde, drallt sich bei der Drehung des Gehäuseteiles
B der innere Adernzylinder zu einem geschlossenen Adernbündel zusammen, ohne einen
Hohlraum in seinem Innern zu lassen. Dasselbe Bestreben hat auch der äußere Adernzylinder,
so daß insbesondere in halber Höhe der vor der Drehung vorhandene Hohlraum im Innern
des äußeren Adernzylinders während der Drehung sofort verschwindet und somit das
dort befindliche innere Adern-
Bündel eingeklemmt würde, falls die
Rohre R1 und R2 nicht vorhanden waren. Da weiterhin der Drehsinn der beiden Adernzylinder
entgegengesetzt ist, würde ihre gegenseitige Berührung die Drehung ebenfalls verhindern,
so daß die Verdrallung nach kurzer Zeit ganz unterdrückt und damit der Schwenkbereich
des Geräteteiles B herabgesetzt würde. Um dies zu vermeiden, werden beide Adernzylinder
durch die dazwischen angeordneten Rohre R1 und R2 voneinander ferngehalten. Dann
legt sich beim Schwenken des Geräteteiles B das äußere Adernbündel fest um das äußere
Rohr R1, wobei es dieses Rohr bei seiner Drehung mitnimmt. Das sich in entgegengesetzter
Richtung drehende innere Adernbündel nimmt während seiner Drehung in seinem Außendurchmesser
zwar zunächst nicht zu, weil - es sich zu einem geraden Strang verdrallt. Schließlich
wird aber dieser Strang als Ganzes Ansätze zum Schleifenschlagen und Ausbuchtungen
zeigen, welche sich bremsend gegen die Innenwand des bereits gegenläufig sich drehenden
Außenrohres R1 legen würden, wenn diese Ausbuchtungen nicht von dem Innenrohr R2
abgefangen würden. Dieses Innenrohr R2 dreht sich dann natürlich mit dem inneren
Adernbündel. Beide Rohre drehen sich somit in entgegengesetzten Richtungen, was
infolge des Zwischenraumes ohne Reibung vor sich gehen kann. Da die Drehgeschwindigkeit
des Zwischenteiles Dl, D2 immer kleiner ist als diejenige des Geräteteiles B, wird
hierbei die Drehgeschwindigkeit des inneren Adernstranges nach unten hin und diejenige
des äußeren Adernstranges nach oben hin abnehmen. Diesem Umstand wird durch die
Unterteilung der Rohre R1 und R2 in einzelne kürzere Rohrstücke Rechnung getragen,
so daß diese Rohrstücke sich im einzelnen der Drehgeschwindigkeit der anliegenden
Kabelteile anpassen können.
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DieSpiralfederF unter denRohrstückenRl und R2 verhindert, daß die
ortsfesten Rohrstücke unmittelbar auf den Klemmringen D1 und D2 aufliegen. Die Rohre
brauchen also die beim Drehen des Geräteteiles B durch die infolge der Verwindung
der Einzelkabel eintretende Steigbewegung des Zwischengliedes Dl, D2 nicht mitzumachen,
was die Rohre auch nicht könnten,, weil sie an ihren oberen Enden durch die Berührung
mit Adernteilen, die viel weniger steigen als die Klemmringe Dl, D2, an dem gleich
starken Steigen wie die Klemmringe Dl, D2 gehindert sind. Die Feder F wirkt dabei
derart, daß zu Beginn jeder Verdrehung des Geräteteiles B ein genügend großer Abstand
zwischen dem untersten Teil der Rohre R, und R2 und dem Zwischenglied Dl und D2
vorhanden ist, welcher mit wachsender Verdrehung immer kleiner wird, sich aber bei
jeder Rückdrehung in die Nullstellung des Geräteteiles B selbsttätig wieder in voller
Größe einstellt.
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Um den Schwenkbereich bei der in Fig. r dargestellten Einrichtung
zu vergrößern, sind gemäß Fig.3 zwei drehbar und axial verschiebbar gelagerte Zwischenstücke
vorgesehen, wobei zwischen diesen beiden Zwischenstücken die Einzeladern über an
der Tragsäule A befestigte Rollen R geführt sind. Dadurch ergibt sich, ohne daß
die Bauhöhe des Gerätes vergrößert zu werden braucht, eine Verdoppelung der für
die Verdrallung nutzbaren Länge der Einzelleiter. Im ganzen werden dabei, wie aus
Fig. 3 ersichtlich, vier ineinanderliegende Zylinder gebildet. Das zweite Zwischenteil
D3 ist ebenso wie das erste Dl, D2 drehbar und längs der Drehachse des Gehäuseteiles
B verschiebbar angeordnet, so daß sich die Verwindung und Verkürzung der Einzelleiter
gleichmäßig auf die zu den vier ineinanderliegenden Zylindern gehörigen Teile der
Verbindungsadern verteilen. Es ist ersichtlich, daß durch Verwendung weiterer Zwischenstücke
die wirksame Länge der Verbindungsleiter und damit die zulässige Verdrehung der
Teile A und B beliebig vergrößert werden kann.
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Falls die Zahl der Einzelleiter der Kabelverbindung sehr groß ist,
werden zweckmäßig mehrere Einzelleiter zu Kabeladern zusammengefaßt, wobei diese
einzelnen Kabel vermittels der Zwischenstücke so gespannt sind, daß sie in der Nullstellung
der beiden gegeneinander verdrehbaren Teile auf Mantellinien von Zylindern liegen.
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Bei dem bisher beschriebenen Ausführungsbeispiel ist vorausgesetzt
worden, daß die zur Erzeugung der erforderlichen Zugspannung in den Einzeladern
erforderliche Kraft durch das Gewicht der drehbaren und verschiebbaren Zwischenstücke
hervorgerufen wird, was eine senkrechte oder nahezu senkrechte Anordnung der Drehachse
des Gerätes bedingt. Um die Einrichtung aber auch für eine waagerechte Anordnung
der Drehachse verwenden zu können, kann das Spannen der Einzeladern auch durch Federn
oder andere Zugkräfte bewirkt werden, die unmittelbar oder über geeignete Verbindungsorgane
an den Zwischenstücken bzw. an den Rohren angreifen.