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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft
im allgemeinen Zugentlastungsabschlüsse für elektrische Kabel und insbesondere
einen quetschfreien Zugentlastungsabschluß für ein Koaxialkabel, der eine
konstante Impedanzkennlinie über
dem Zugentlastungsabschluß aufrechterhält.
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Zugentlastungsabschlüsse für Koaxialkabel sind
wichtige Komponenten für
elektrische Meßsonden,
bei denen das Koaxialkabel den Sondenkopf der Sonde mit einem Sondenabschlußkasten
verbindet. Ein solcher Zugentlastungsabschluß ist in USP 5 061 892 mit
dem Titel "Electrical
Test Probe Having Integral Strain Relief and Ground Connection", und auf den Anmelder
der vorliegenden Erfindung übertragen,
beschrieben. Ein Zugentlastungsabschluß weist ein röhrenförmiges Element
und einen flachen Oberflächenteil
auf, der vom röhrenförmigen Element übergeht.
Der flache Oberflächenteil
ist an einem Substrat im Meßsondenkopf
befestigt. Das äußere Isolationsmaterial
des Koaxialkabels ist entfernt und das äußere leitende Abschirmungsmaterial
ist über das äußere Isolationsmaterial
umgefaltet und im röhrenförmigen Element
des Zugentlastungsabschlusses angeordnet. Das Substrat und der Zugentlastungsabschluß sind in
einen elektrisch leitenden, länglichen
Körper
eingesetzt und der leitende Körper ist
an der Stelle des röhrenförmigen Elements
des Zugentlastungsabschlusses unter Verwendung eines geeigneten
Quetschwerkzeugs gequetscht, um das Koaxialkabel in den elektrisch
leitenden, länglichen Körper einzuspannen
und in diesem zu befestigen.
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Ein Hauptnachteil dafür und für andere ähnliche
Arten von Konstruktionen besteht darin, daß das Koaxialkabel oder Übertragungskabel
teilweise gequetscht wird, um die Zugentlastung und Zugfestigkeit
am Kabel bereitzustellen. Ein solches Quetschen verursacht Änderungen
der charakteristischen Impedanz des Koaxialkabels oder Übertragungskabels
an der Quetschstelle. Die Impedanzänderungen im Koaxialkabel wirken
sich nachteilig auf die Gesamtbandbreitenkennlinie der Meßtestsonde
aus.
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Die US-Patentanmeldung Seriennr.
09/300 980, eingereicht am 28. April 1999, mit dem Titel "Strain Relief, Pull
Strength Termination with Controlled Impedance for an Electrical
Cable" und auf den Anmelder
der vorliegenden Erfindung übertragen, beschreibt
einen Abschluß mit
einem Träger
mit einem flachen Teil und einem Vorsprungteil, der sich vom flachen
Teil erstreckt. Ein Übertragungskabel, wie
z. B. ein Koaxialkabel, von welchem ein Teil seiner äußeren Isolationsschicht
entfernt ist, um den äußeren Abschirmungsleiter
freizulegen, ist am flachen Teil des Trägers angeordnet. Ein Befestigungsmittel wie
z. B. ein Klebstoff oder Lötmittel
befestigt das Kabel mit einer gesteuerten Impedanz am Träger. Ein Gehäuse nimmt
den Träger
auf und weist einen im Gehäuse
ausgebildeten Vorsprung auf, der von einer ersten in eine zweite
Position beweglich ist, wobei der Gehäusevorsprung mit dem Trägervorsprung
in der zweiten Position in Eingriff steht. Die Kombination des Gehäusevorsprungs,
der mit dem Trägervorsprung
in Eingriff steht, und der Befestigung des Kabels am Träger mit
Lötmittel
oder Klebstoff sieht den Zugentlastungsabschluß für das Koaxialkabel mit gesteuerter
Impedanz vor.
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Obwohl der vorstehend beschriebene
Zugentlastungsabschluß zum
Bereitstellen eines Zugentlastungsabschlusses für den Meßsondenkopf gut funktioniert,
eignet er sich für
die Bereitstellung einer Zugentlastung am Abschlußkasten
nicht gut. Was erforderlich ist, ist der quetschfreie Zugentlastungsabschluß für ein Koaxialkabel,
der eine gesteuerte Impedanz über
den Zugentlastungsabschluß aufrechterhält. Er sollte
dazu ausgelegt sein, mit Meßsonden-Abschlußkästen zu
funktionieren. Der quetschfreie Zugentlastungsabschluß sollte
auch kostengünstig
herzustellen und leicht zu montieren sein.
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FR-A-759 893 betrifft den Abschluß für ein Kabel.
Nachdem eine äußere Isolationsschicht
entfernt ist, wird eine Spitze auf das Kabel aufgeschraubt und ein
Ring wird über
das Kabel geschraubt, um mit einem Ende der Spitze in Eingriff zu stehen.
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DE-A-690 156 betrifft eine Verbindungseinrichtung
zum Verbinden eines Koaxialkabels mit einer Buchse. Die äußere Isolationsschicht
ist entfernt und die äußere Leiterschicht
des Kabels ist über
einen Flansch nach hinten gebogen, um mit der Muffe des Verbindungssteckers
in Kontakt zu stehen.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Folglich dient die vorliegende Erfindung
für einen
quetschfreien Zugentlastungsabschluß für ein Koaxialkabel und sein
Herstellungsverfahren. Der quetschfreie Zugentlastungsabschluß der Erfindung ist
in Anspruch 1 dargelegt.
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Vorzugsweise weist die Zugentlastungsbuchse
Gewinde, die an ihrer Außenfläche ausgebildet
sind, und einen sich nach außen
erstreckenden Flansch, der ungefähr
an der mit Gewinde versehenen Außenfläche angeordnet ist, auf. Eine
Gewindemutter ist vorgesehen, die an der mit Gewinde versehenen
Außenfläche der
Zugentlastungsbuchse angeordnet ist, welche ein Stützelement
zwischen den Flansch und die Gewindemutter einspannt. Die Zugentlastungsbuchse
kann aus einem elektrisch leitenden Material ausgebildet sein, um
eine elektrische Verbindung zwischen dem äußeren Abschirmungsleiter des
Koaxialkabels und dem Stützelement
vorzusehen.
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Das Verfahren zum Ausbilden eines
Abschlusses an einem Koaxialkabel der Erfindung ist in Anspruch
7 dargelegt.
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Die Aufgaben, Vorteile und neuen
Merkmale der vorliegenden Erfindung sind aus der folgenden ausführlichen
Beschreibung ersichtlich, wenn sie in Verbindung mit den angehängten Ansprüchen und den
beigefügten
Zeichnungen gelesen wird.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine perspektivische Ansicht des quetschfreien Zugentlastungsabschlusses
für ein
Koaxialkabel gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung in auseinandergezogener Anordnung.
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Die 2A–2C sind perspektivische Ansichten
der Anordnung des quetschfreien mechanischen Abschlusses, der im
quetschfreien Zugentlastungsabschluß für ein Koaxialkabel gemäß dem Ausführungsbeispiel
verwendet wird.
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3 ist
eine Querschnittsansicht entlang der Schnittlinie A-A' des quetschfreien
Zugentlastungsabschlusses für
ein Koaxialkabel.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
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1 zeigt
eine perspektivische Ansicht des quetschfreien Zugentlastungsabschlusses 10 für ein Koaxialkabel 12 eines
Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung in auseinandergezogener Anordnung. Das
Koaxialkabel 12 weist einen zentralen Leiter 14,
der von einer inneren Isolationsschicht 16 umgeben ist,
auf.
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Die Isolationsschicht 16 umgibt
ein Abschirmungsleiter 18, der mit einer äußeren Isolationsschicht 20 bedeckt
ist. Der Abschirmungsleiter 18 besteht aus einem elektrisch
leitenden Material, wie z. B. Kupfer, Gold oder dergleichen. Das
elektrisch leitende Material kann feine Drähte, Folie oder dergleichen
sein, welches im allgemeinen in einem Winkel zur Achse des Kabels
miteinander verflochten ist. Überlappende
Folien können
auch parallel zur Achse des Kabels angeordnet sein.
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Der quetschfreie Zugentlastungsabschluß 10 weist
einen quetschfreien mechanischen Abschluß 30 und eine Zugentlastungsbuchse 32 auf. Der
quetschfreie mechanische Abschluß 30 weist ein elektrisch
leitendes Element 34 wie z. B. eine Buchse mit einer Bohrung 36 durch
dieses hindurch und einen gerändelten
Bereich 38 auf der Außenfläche 40 des
Elements 30 auf. Das elektrisch leitende Element oder die
Buchse 34 besteht vorzugsweise aus einem leitenden Metall
wie z. B. Messing, Beryllium-Kupfer oder dergleichen. Die Gesamtlänge der
Buchse liegt im Bereich von etwa 1,25 cm (0,500 Inch) und sie weist
einen Außendurchmesser
auf, der ungefähr
0,4 cm (0,150 Inch) beträgt.
Der gerändelte
Bereich 38 weist auf der Außenfläche 36 eine Länge im Bereich von
etwa 0,8 cm (0,300 Inch) auf. Der Innendurchmesser der Buchse 34 liegt
im Bereich von etwa 2,5 cm (0,100 Inch). Die obigen Abmessungen
sind nur als Beispiel und andere Abmessungen können in Abhängigkeit von der Koaxialkabelabmessung
und/oder -anwendung verwendet werden. Der quetschfreie mechanische
Abschluß 30 weist
ferner ein röhrenförmiges wärmeschrumpfbares
Material 42 mit einer mit Klebstoff beschichteten Innenfläche, wie
es z. B. von Raychem, Inc. Menlo Park, CA, unter der Teilenummer
RK-6025 hergestellt und vertrieben wird, auf. Der Durchmesser des
wärmeschrumpfbaren
Materials liegt im Bereich von etwa 0,6 cm (0,250 Inch).
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Mit Bezug auf die 2A bis 2C ist
ein Verfahren zum Ausbilden des quetschfreien mechanischen Abschlusses 30 gezeigt.
Das Koaxialkabel 12 wird durch Entfernen eines Teils der äußeren Isolationsschicht 20 vom
Ende des Kabels 12, um den Abschirmungsleiter 18 freizulegen,
vorbereitet. Ein Teil des Abschirmungsleiters 18 wird vom
Ende des Kabels 12 entfernt, um die innere Isolationsschicht 16 freizulegen.
Die verbleibende Menge oder Länge
des Abschirmungsleiters 18 sollte ausreichend sein, um zu
ermöglichen,
daß der
Abschirmungsleiter über
die Buchse 34 gefaltet wird, was nachstehend zu beschreiben
ist. Ein Teil der inneren Isolationsschicht 16 wird entfernt,
um den zentralen Leiter 14 freizulegen.
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Die Buchse 34 wird am Koaxialkabel 12 über dem
freigelegten Abschirmungsleiter 18 angeordnet. Vorzugsweise
liegt ein Ende der Buchse 34 an der äußeren Isolationsschicht 20 an.
Der Abschirmungsleiter 18 wird über die Außenfläche der Buchse 34 gefaltet,
wobei der Abschirmungsleiter den gerändelten Bereich 38 bedeckt
und mit diesem in Kontakt steht. Das wärmeschrumpfbare Material 42 wird über der
Buchse 34 angeordnet und erhitzt, um den Klebstoff zu aktivieren und
das Material zu schrumpfen, um den Abschirmungsleiter 18 zwischen
dem wärmeschrumpfbaren
Material 42 und der Buchse 34 einzuspannen.
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Die Zugentlastungsbuchse 32 weist
einen ersten und einen zweiten länglichen
Teil 50 und 52 auf, wobei der erste Teil einen
größeren Durchmesser
aufweist als der zweite Teil. Ein Montageflansch 54 erstreckt
sich radial vom Ende der Buchse 32 benachbart zum ersten
länglichen
Teil 50 nach außen. Im
ersten Teil 50 sind Gewinde zum Aufnehmen einer Gewindemutter
zum Befestigen der Zugentlastungsbuchse 30 an einem Stützelement
wie z. B. einem elektrischen Abschlußkasten für eine elektrische Meßsonde ausgebildet.
Das entgegengesetzte Ende der Zugentlastungsbuchse 32 weist
einen abgeschrägten
Flansch 56 auf, der sich vom Ende des zweiten Teils 52 nach
außen
erstreckt. Die Buchse 32 weist ferner eine zentrale Bohrung 58 mit
zumindest einem ersten nach innen angeordneten Absatz darin auf,
der nachstehend genauer beschrieben werden soll. Das Koaxialkabel 12 wird
in die Bohrung der Zugentlastungsbuchse 32 eingesetzt und
durchgezogen, bis der quetschfreie mechanische Abschluß 30 in
der Bohrung 58 positioniert ist und am nach innen angeordneten
Absatz anliegt.
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Mit Bezug auf 3 ist eine Querschnittsansicht entlang
der Schnittlinie A-A' des
quetschfreien Zugentlastungsabschlusses 10 des vorliegenden Ausführungsbeispiels
gezeigt. Eine beispielhafte Verwendung für den quetschfreien Zugentlastungsabschluß 10 liegt
in einem elektrischen Abschlußkasten 60 für eine elektrische
Meßsonde.
Das Koaxialkabel 12 erstreckt sich vom Abschlußkasten
und ist mit dem Meßsondenkopf
gekoppelt. Der Abschlußkasten
weist eine Bohrung 62 darin auf, die die Zugentlastungsbuchse 32 aufnimmt.
Eine Gewindemutter 64 ist auf den ersten Teil 50 der
Zugentlastungsbuchse 32 geschraubt und ist festgezogen,
um den Kasten 60 zwischen dem Flansch 54 und der
Mutter 64 einzuspannen. Das Koaxialkabel 12 mit
dem daran montierten quetschfreien mechanischen Abschluß 30 ist
in die Bohrung 58 der Zugentlastungsbuchse 32 eingesetzt.
Im bevorzugten Ausführungsbeispiel weist
die Bohrung 58 drei axial ausgerichtete Kammern 66, 68, 70 auf,
die einen ersten und einen zweiten nach innen angeordneten Absatz
72, 74 festlegen.
Die erste Kammer 66, die sich vom Montageflansch 54 erstreckt,
weist einen Durchmesser im Bereich von etwa 0,6 cm (0,250 Inch)
auf und geht in die zweite Kammer 68 mit einem Durchmesser
im Bereich von etwa 0,4 cm (0,150 Inch) über, was den ersten nach innen
angeordneten Absatz 72 bildet. Die zweite Kammer 68 geht
in die dritte Kammer 70 mit einem Durchmesser im Bereich
von etwa 0,4 cm (0,140 Inch) über,
was den zweiten Absatz 74 bildet. Der Durchmesser der dritten
Kammer 70 ist groß genug,
um den Durchgang des Koaxialkabels 12 zu ermöglichen,
aber klein genug, um zu verhindern, daß der quetschfreie mechanische
Abschluß 30 hindurchtritt.
Der Durchmesser der zweiten Kammer 68 reicht aus, um zu
ermöglichen,
daß der
quetschfreie mechanische Abschluß 30 hindurchtritt,
um mit dem Absatz 74, der von der zweiten und der dritten
Kammer 68, 70 gebildet wird, in Eingriff zu stehen.
Der Durchmesser der ersten Kammer 66 reicht aus, um ein
leichtes Einsetzen des Koaxialkabels 12 und des quetschfreien
mechanischen Abschlusses 30 in die Zugentlastungsbuchse 32 zu
ermöglichen.
Eine nicht-leitende Muffe 76, die z. B. aus Santoprene-Elastomer,
hergestellt und vertrieben von Advanced Elastomer Systems, Akron,
OH, besteht, ist über einem
Teil des Koaxialkabels 12 und des quetschfreien Zugentlastungsabschlusses 10 angeordnet,
um den Zugentlastungsabschluß 10 vor
einer Beschädigung
zu schützen
und den quetschfreien mechanischen Abschluß 30 in der Zugentlastungsbuchse 32 zu
befestigen.
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Ein quetschfreier Zugentlastungsabschluß für ein Koaxialkabel
wurde beschrieben, der einen quetschfreien mechanischen Abschluß und eine
Zugentlastungsbuchse aufweist. Der quetschfreie mechanische Abschluß umfaßt eine
Buchse, die über
einem Endteil des Koaxialkabels angeordnet ist, dessen äußere Isolationsschicht
entfernt ist. Der Abschirmungsleiter ist über die Buchse gefaltet, um
einen Teil des Abschirmungsleiters benachbart zu einem gerändelten
Bereich auf der Außenfläche der Buchse
anzuordnen. Ein röhrenförmiges wärmeschrumpfbares
Material mit einer mit Klebstoff beschichteten Innenfläche ist
auf dem Koaxialkabel über
der elektrisch leitenden Buchse angeordnet. Das wärmeschrumpfbare
Material wird erhitzt, so daß der
Klebstoff aktiviert wird und das Material schrumpft, um den Abschirmungsleiter
zwischen dem wärmeschrumpfbaren
Material und der elektrisch leitenden Buchse einzuspannen. Der quetschfreie
mechanische Abschluß ist
in der Zugentlastungsbuchse mit einer Bohrung hindurch angeordnet, wobei
ein Ende der Bohrung einen nach innen ausgebildeten Absatz aufweist,
der mit dem quetschfreien mechanischen Abschluß in Eingriff steht, um eine mechanische
Zugentlastung für
das Koaxialkabel vorzusehen.
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Vorzugsweise weist die Zugentlastungsbuchse
an ihrer Außenfläche ausgebildete
Gewinde und einen sich nach außen
erstreckenden Flansch, der ungefähr
an der mit Gewinde versehenen Außenfläche angeordnet ist, auf. Eine
Gewindemutter ist vorgesehen, die an der mit Gewinde versehenen
Außenfläche der
Zugentlastungsbuchse angeordnet ist und ein Stützelement zwischen dem Flansch
und der Gewindemutter einspannt. Die Zugentlastungsbuchse kann aus
einem elektrisch leitenden Material bestehen, um eine elektrische
Verbindung zwischen dem äußeren Abschirmungsleiter
des Koaxialkabels und dem Stützelement
vorzusehen.
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Für
Fachleute ist es offensichtlich, daß viele Änderungen an den Details der
vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele
dieser Erfindung vorgenommen werden können, ohne von deren zugrundeliegenden
Prinzipien abzuweichen. Der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung
sollte daher nur durch die folgenden Ansprüche bestimmt werden.