DE699832C

DE699832C - Concentric, air-space-insulated low-capacitance line with at least one spacer made of dimensionally stable insulating materials, wound around the inner conductor in open screw turns

Info

Publication number: DE699832C
Application number: DE1936S0122483
Authority: DE
Original assignee: Siemens and Halske AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens and Halske AG; Siemens AG
Priority date: 1936-04-29
Filing date: 1936-04-29
Publication date: 1940-12-07
Also published as: SE93772C1; US2197616A

Description

Konzentrische luftraumisolierte kapazitätsarme Leitung mit mindestens einem. um den Innenleiter in offenen Schraubenwindungen gewickelten, aus formfesten Isolierstoffen bestehenden Abstandhalter . Die Erfindung betrifft konzentrische lufträumisolierte Leitungen und bezweckt -die Erzielung extrem niedriger Kapazitätswerte.Concentric, air-space-insulated low-capacitance line with at least one. wound around the inner conductor in open screw turns, made of dimensionally stable Insulating materials existing spacers. The invention relates to concentric Air-space insulated lines and aims to achieve extremely low capacitance values.

In der Ferumeldekabeltechnik ist es bekannt und gebräuchlich, die Leiter zur Bildung einer Luftraumisolation einzeln mit einem oder mehreren faden- bzw. kordelförmigen Abstandhaltern in offenen Schraubenwindungen fest zu umwickeln. Diese Art der Luftraumisolation, die im allgemeinen mit Kordelluftraumisolatiän bezeichnet wird, hat zwar den Vorteil einer großen Widerstandsfähigkeit gegen mechanische Beanspruchungen, doch ist die Kapazität der Leitung infolge der ;großen Auflagefläche des Abstandhalters auf ;dem Leiter noch verhältnismäßig groß. Aus diesem Grunde hat man bei der Herstellung konzentrischer Hochfrequenzleitungen, bei denen sehr niedrige Kapazitätswerte erwünscht sind, danach gestrebt, den Abstandhalter selbst als luftraumhaltiges Gebilde auszuführen, möglichst derart, daß die Berührungsfläche zwischen dem Leiter und dem Abstandhalter klein .ist. Ein Vorschlag läuft beispielsweise darauf hinaus, als Ab- standhalter eine sogenannte Kombinationskordel zu verwenden, die vorteilhaft aus zwei Fäden besteht, von ,denen der eine um den anderen in offenen Windungen gewickelt ist. Auf diese Weise erreicht man, daß der Abstandhalter den Leiter nur in Abständen punktförmig berührt. Ferner ist es -bekanntgeworden, den Abstandhalter als selbsttragende Wendel aus Polystyrol oder ähnlichen Werkstoffen auszubilden, -wobei die Wendel wie beider Kordelluftraumisolation in offenen Windungen tun !den Leiter gewickelt wird, so daß die Achse der selbsttragenden Wendel um,den Leiter eine Schraubenlinie beschreibt. Eine @derartige Wendel berührt den Leiter zwar auch nur in. Abständen punktförmig, jedoch kann sie bei mechanischen Beanspruchungen der Leitungen sehr leicht zerdrückt werden, da die zwischen dem Außenleiter und Innenleiter auftretenden Drecke sich in voller Stärke auf die Wendel auswirken. Im Zusammenhang mit dieser letzteren Art der Luftraumisolation ist vorgeschlagen worden, den in Form einer selbsttragenden Wendel ausgebildeten Abstandhalter nicht unmittelbar um .den Leiter zu wickeln, sondern auf dem Leiter zunächst dünne, fadenförmige Ab= standhalter aufzubringen und erst darauf unter Zwischenfügung einer geschlossenen Isolierstoffbandwicklung den wendelförmigen Abstandhalter. Auch hierbei verläuft die Achse .der selbsttragenden Wendel um den Leiter in Form einer Schraubenlinie.In Ferumeldekabeltechnik it is known and customary to wrap the conductors individually with one or more thread-like or cord-like spacers in open screw turns to form air space insulation. This type of air space insulation, which is generally referred to as Kordellufraumisolatiän, has the advantage of great resistance to mechanical stress, but the capacity of the line is still relatively large due to the large contact area of the spacer on the conductor. For this reason, in the production of concentric high-frequency lines, in which very low capacitance values are desired, the aim has been to design the spacer itself as an air space-containing structure, if possible in such a way that the contact area between the conductor and the spacer is small. One proposal, for example, amounts to using a so-called combination cord as a spacer, which advantageously consists of two threads, one of which is wound around the other in open turns. In this way it is achieved that the spacer only touches the conductor at points at intervals. It has also become known to design the spacer as a self-supporting helix made of polystyrene or similar materials, with the helix, like both cord air space insulation, in open windings! The conductor is wound so that the axis of the self-supporting helix describes a helical line. Such a helix touches the conductor only at points, but it can be crushed very easily if the lines are subjected to mechanical stress, since the dirt that occurs between the outer conductor and inner conductor has a full effect on the helix. In connection with this latter type of air space insulation, it has been proposed not to wind the spacer, which is designed in the form of a self-supporting helix, directly around the conductor, but to first apply thin, thread-like spacers to the conductor and only then to interpose a closed insulating tape winding helical spacer. Here, too, the axis of the self-supporting helix runs around the conductor in the form of a helix.

Allen genannten Ausführungen der Luftraumisolation, gleichgültig,- ob als Abstandhalter normale Kordeln, Kombinationskordeln oder selbsttragende Wendeln verwendet werden, ist gemeinsam, daß oder Leiter durch die um ihn gewickelten Abstandhalter- eine feste Lage einnimmt, so daßl bei Biegungen oder anderen mechanischen Beanspruchungen des Kabels !bzw. der Leitung kenne' Kapazitätsänderungen und damit keine Wellenwiderstandsschwankungen eintreten können, die besonders bei Fernmeldekabeln zur überbrükkung großer Entfernungen störend sind. Im Gegensatz hierzu verfolgt die Erfindung ausschließlich den Zweck, bei kapazitätsarmen Leitungen, wie Antennenzuleitungen o. dgl., unter Verzicht auf Kapazitäts- und Wellenwi.derstandssymmetrie extrem kleine Kapazitätswerte zu erzielen.All mentioned versions of the air space insulation, indifferent, whether as spacers normal cords, combination cords or self-supporting spirals are used, is in common that or conductors through the spacer wrapped around it a solid Position, so thatl with bends or other mechanical Stresses on the cable! Or the line know 'capacity changes and thus no wave resistance fluctuations can occur, especially with telecommunication cables for bridging large distances are disruptive. In contrast, pursued the invention only serves the purpose of low-capacitance lines, such as antenna feed lines or the like, while renouncing the symmetry of capacitance and wave resistance, extremely small To achieve capacity values.

Gemäß der Erfindung wind bei einer konzentrischen tuftraumisolierten kapazitäisarmen Leitung mit mindestens einem um den Innenleiter in offenen Schraubenwindungen gewickelten, aus formfesten Isolierstoffen bestehenden Abstandhalter der innere Durchmesser der selbsttragend ausgebildeten Abstandhalterwicklung, deren Achse zumindest angenähert mit der Leiterachse zusammenfällt, größer als der Durchmesser des Innenleiters gemacht, so daß der Leiter innerhalb der Abstandhalterwicklung locker liegt.According to the invention winds in a concentric tuft room insulated Low capacitance line with at least one around the inner conductor in open screw turns wrapped spacers made of dimensionally stable insulating materials, the inner Diameter of the self-supporting spacer winding, its axis at least approximately coincides with the conductor axis, larger than the diameter of the inner conductor made so that the conductor lies loosely within the spacer winding.

Eine derartige Ausführung unterscheidet sich von .der bekannten, durch eine selbsttragende Wendel gebildeten Luftraurnisolation konstruktiv bzw. aufbaumäßig in zweifacher Hinsicht, erstens .dadurch, daß die Achse der selbsttragenden Abstandhalterwicklung mit der Achse des Innenleiters zumindest angenähert zusammenfällt, und zweitens durch die lockere Lagerung des Leiters. Die erfindungsgemäß ausgebildete Luftraumisolation hat zunächst Iden allgemeinen Vorteil, daß der Abstandhalter den Leiter nur in Abständen punktförmig berührt und sich somit extrem kleine Kapazitätswerte ergeben; ohne verschiedene den um den Leiter gewickelten selbsttragenden Wendeln anhaftenden Nachteile in Kauf nehmen zu müssen. Während bei der bekannten, um den Leiter gewickelten Wendel die zwischen dem Außen-und Innenleiter auftretenden Drücke sich in voller Stärke auf die Wendel auswirken, verteilen sich bei der neuen Ausführung die bei Druckbeanspruchungen auftretenden Druckkräfte auf eine größere Länge. Ferner bildet bei der neuen Ausführung-,der innerhalb .der selbsttragenden Abstandhalterwicklung locker gelagerte Leiter eine 'innere Stütze gegen Druckbeanspruchungen und sichert die Abstandhalterwicklung gegen ein völliges Zerdrücken. Ein weiterer Unterschied zugunsten der Ausführung gemäß der Erfindung ergibt sich dadurch, daß der innerhalb der selbsttragenden Abstandhalterwicklung locker gelagerte Leiter infolge seiner natürlichen Krümmung den Abstandhalter in größeren Abständen als den Windungsabstand berührt, während bei einer um den Leiter gewickelten Wendel jede Windung fest an den Leiter heranggdrückt wird. Die Entfernung der .Berührungspunkte zwischen der Ab-.siandhalterwicklung und dem Leiter kann noch dadurch vergrößert werden, daß inan den Leiter in geringem, in bezug auf die elektrischen noch unschädlichem Maße-wellt. Andererseits hat die lockere Anordnung des Innenleiters gegenüber der üblichen Kordelluftraumisolation, bei ider der Abstandhalter fest um den Leiter gewickelt ist, außer der stark herabgesetzten Kapazität die Vorteile, daß die Abstandhalterwicklung bei Tordierungen -des Kabels geringeren mechanischen Beanspruchungen unterworfen ist ,und ,daß der Innenleiter bei den durch Temperaturschwankungen bedingten Längenänderungen genügend Bewegungsfreiheit hat.Such a design differs from the known one by a self-supporting helix formed air-raid insulation structurally or structurally in two respects, first .by the fact that the axis of the self-supporting spacer winding coincides at least approximately with the axis of the inner conductor, and secondly due to the loose mounting of the conductor. The air space insulation designed according to the invention First of all, it has the general advantage that the spacer only touches the conductor at intervals touched at points and thus extremely small capacitance values result; without different The disadvantages inherent in the self-supporting coils wound around the conductor to have to take. While with the well-known coil wound around the conductor the Pressures occurring between the outer and inner conductors are in full force affect the helix, the new version distributes the pressure loads occurring compressive forces over a greater length. Furthermore, in the new version, the within .the self-supporting spacer winding loosely mounted conductors '' inner support against pressure loads and secures the spacer winding against complete crushing. Another difference in favor of execution according to the invention results from the fact that within the self-supporting spacer winding loosely mounted ladder because of its natural curvature the spacer in larger distances than the winding distance, while with one around the conductor wound coil every turn is firmly pressed against the conductor. The distance the point of contact between the separator winding and the conductor can still be be increased by the fact that inan the conductor in a small amount, with respect to the electrical curls to a still harmless extent. On the other hand, the loose arrangement of the inner conductor has compared to the usual cord air space insulation, with ider the spacer is fixed is wound around the conductor, in addition to the greatly reduced capacity, the advantages that the spacer winding with twisting of the cable is less mechanical Is subject to stresses, and that the inner conductor is subject to temperature fluctuations has sufficient freedom of movement due to changes in length.

Die selbsttragende Ausbildung der Abstandhalterwicklung erfolgt in bekannter Weise durch Verwendung formfester Isolierstoffe, durch Wahl einer genügend kleinen Ganghöhe und durch entsprechende Bemessung. Ebenso kann -die Aufbringung des Abstandhalters auf den Leiter mit an sich bekannten Mitteln bzw. nach an sich bekannten Verfahren erfolgen, z. B. ,durch Wickeln des Abstandhalters um einen Hohldorn, durch den der Leiter hindurchgeführt wird. Ferner kann die selbsttragende Abstandhalterwicklung in bekannter Weise für sich hergestellt und .der Leiter nachträglich in -die Abstandhalterwicklung eingezogen werden.The self-supporting formation of the spacer winding takes place in known way by using dimensionally stable insulating materials, by choosing a sufficient small pitch and by appropriate dimensioning. Likewise, the application of the spacer on the conductor by means known per se or by per se known methods take place, e.g. B., by winding the spacer around a hollow mandrel, through which the conductor is passed. Furthermore, the self-supporting spacer winding produced in a known manner for itself and .the conductor subsequently in -die spacer winding to be withdrawn.

Die bei der erfindungsgemäß ausgebildeten Luftraumisolation sich stellen- oder streckenweise ergebende Exzentrizität des Innenleiters ist .bei den erfindungsgemäß behandelten kapazitätsarmen Leitungen -deshalb ohne Belang, weil über der Luftraumisölation ein Außenleiter bzw. Schirm angeordnet ist, so daß die Größe der Kapazität im wesentlichen durch den Durchmesser des Außenleiters und des Innenleiters sowie durch die wirksame Dielektrizitätskonstante bestimmt ist. Berechnungen und Messungen haben gezeigt, - daß. in gewissen Grenzen liegende Abweichungen des Innenleiters von der Mittellage nur sehr kleine Kapazitätsveränderungen zur Folge haben. Um die durch die Exzentrizität des Innenleiters bedingten Kapazitätsänderungen in noch zulässigen Grenzen zu halten, ist es vorteilhaft, die Abstandhalterwicklung in bezug auf den Leiterdurchmesser so zu bemessen, daß der innere Durchmesser der Abstandhalterwicklung nur bis 50 010, vorzugsweise io bis 4.0 0Jo größer als der Leiterdurchmesser ist. Im allgemeinen wird es zweckmäßig sein, die gesamte Luftraumisolation des Leiters aus mehreren, vorzugsweise aus zwei Abstandhalterlagen aufzubauen,-wobei lediglich: die innere Abstandhalterlage gemäß der Erfindung ausgebildet wird. Dies hat den Vorteil, daß die innenliegende Abstandhalterwicklung aus einem verhältnismäßig dünnen Faden hergestellt werden kann, was einerseits eine erleichterte Herstellung und anderseits .eine kleinere Kapazität zur Folge hat.The air space insulation designed according to the invention poses itself or the eccentricity of the inner conductor that results in parts treated low-capacity lines -therefore irrelevant, because over the air space insulation an outer conductor or screen is arranged, so that the size of the capacitance is substantially by the diameter of the outer conductor and the inner conductor as well as by the effective Dielectric constant is determined. Calculations and measurements have shown - that. Deviations of the inner conductor from the central position within certain limits result in only very small changes in capacity. To get through the eccentricity to keep capacity changes caused by the inner conductor within permissible limits, it is advantageous to use the spacer winding in relation to the conductor diameter to be dimensioned so that the inner diameter of the spacer winding is only up to 50 010, preferably 10 to 4.0 0Jo larger than the conductor diameter. In general it will be useful to make the entire air space insulation of the conductor from several, preferably to be built up from two spacer layers, with only: the inner spacer layer is formed according to the invention. This has the advantage that the internal Spacer winding can be made from a relatively thin thread can, which on the one hand facilitates production and on the other hand. a smaller one Capacity.

Als formfeste Isolierstoffe für die Abstandhalterwicklung werden vorteilhaft Zellulosederivate . oder geeignete Isolierstoffe der Gruppe der Polyvinylverbindungen, z. B. Polystyrol, benutzt. Für den Fall der Verwendung des luftraumisolierten Leiters für Hochfrequenzkabel ist die Verwendung von biegsamen Polystyrolfäden zweckmäßig, die durch ein Reckverfahren im plastischen Zustand des Materials biegsam gemacht sind.As dimensionally stable insulating materials for the spacer winding are advantageous Cellulose derivatives. or suitable insulating materials from the group of polyvinyl compounds, z. B. polystyrene is used. In the event that the air-space-insulated conductor is used The use of flexible polystyrene threads is advisable for high-frequency cables, which are made pliable by a stretching process in the plastic state of the material are.

In den Figuren sind drei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.Three exemplary embodiments of the invention are shown in the figures.

Bei dem in der Fig. i gezeigten konzentrischen kapazitätsarmen Kabel ist um den Innenleiter io der aus formfesten Isolierstoffen, z. B. aus Polystyrol, bestehende Faden ii in offenen Schraubenwindungen gewickelt, im Gegensatz zu der bekannten Kordelluftraumisolation jedoch derart, daß sich durch Wahl einer kleinen Ganghöhe eine selbsttragende und in gewissen Grenzen druckfeste Abstaridhalterwicklung ergibt, deren innerer Durchmesser größer als der Druchmesser des Leiters io ist. Die Abstandhalterwicklung wird von der geschlossenen Isolierstoffbändwicklung 12 eingeschlossen. Hierüber sind der aus gut leitenden Bändern bestehende Außenleiter 13, die offene Bandwicklung 14, die geschlossene Isolierstoffbandwicklung 15 und der wasserdichte Kabelmantel 16 angeordnet. Da der für die Abstandhalterwicklung 14 benutzte Faden i i eine bestimmte Stärke nicht überschreiten darf, kommt diese Art der Luftraumisolation insbesondere für dünnere konzentrische Kabel in Betracht.In the concentric low-capacitance cable shown in FIG is around the inner conductor io of dimensionally stable insulating materials, z. B. made of polystyrene, existing thread ii wound in open helical turns, in contrast to the known cord air space insulation, however, in such a way that by choosing a small one Pitch a self-supporting and within certain limits pressure-resistant spacer winding results whose inner diameter is greater than the diameter of the conductor io. The spacer winding is made up of the closed insulating tape winding 12 locked in. Above this are the outer conductors consisting of highly conductive tapes 13, the open tape winding 14, the closed insulating tape winding 15 and the waterproof cable jacket 16 is arranged. Since the one for the spacer winding 14 used thread i i must not exceed a certain strength, this comes Type of air space insulation particularly for thinner concentric cables into consideration.

Nach der Fig.2 wird um den Leiter 2o der Abstandhalter 2i in offenen Schraubenwindungen gewickelt, der aus dem zentral liegenden Faden 22 und dem in offenen Schraubenwindungen gewickelten Fäden 23 besteht. Der Abstandhalter 21 ist derart zu einer offenen Abstandhalterwicklung gewickelt, daß diese in sich selbsttragend ist und den Leiter 2o locker umgibt. Es ist also der innere Durchmesser der Abstandhalterwicklung größer als der Leiterdurchmesser, und zwar vorzugsweise um etwa io bis 40 °/o. Die Fäden 22 und 23 bestehen vorteilhaft aus Polystyrol. Der Faden 22 kann ein Einfachfaden oder ein Mehrfachfaden sein, z. B. ein aus mehreren dünnen Fäden bestehendes Seil. Über der Abstandhalterwicklung 2i sind der Reihe nach die geschlossene Isolierstoffbandwicklung 24, der aus gut leitenden Bändern bestehende Außenleiter 25; die zum Zusammenhalten der Außenleiterbänder dienender offene Bandwicklung '26, die geschlossene Isolierstoffbandwicklung 27 und der wasserdichte Kabelmantel28 angeordnet. , Die Fig.3 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei der die gesamte Luftraumisolation des Leiters in zwei Abstandhalterlagen aufgeteilt ist. Um den Leiter 3o ist zunächst die aus einem Faden bestehende Abstandhalterwicklung 31 angeordnet, deren innerer Durchmesser im Sinne der Erfindung größer als der Leiterdurchmesser ist. Die Abstandhalterwicklung ist durch Verwendung geeigneter Isolierstoffe und geeigneter Bemessung so ausgebildet, daß sich eine selbsttragende und genügend druckfeste Abstandhalterwicklung ergibt, um über der Abstandhalterwicklung die weiteren Isolationsschichten aufbringen zu können. Nach dem' in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiel ist über der Abstandhalterwicklung zunächst eine geschlossene Isolierstoffbandwicklung 32 angeordnet. Die zweite Abstandhalterlage 'wird durch den - in offenen Schraubenwindungen gewickelten Äbstandhalter 33 gebildet, über der eine geschlossene Isolierstoffbandwicklung 34 angeordnet ist. Bei Verwendung des Kabels für die Hochfrequenzübertragung werden vorteilhaft die Abstandhalter 31 und 33 sowie die Isolierstoffbandwickfungen 32 und 34 aus für Hochfrequenz hochwertigen - Isolierstoffen hergestellt, z. B. aus Polystyrol. Der Abstandhalter-33 ist in dem dargestellten Fall als' Isolierstoffseil ausgebildet; er kann aber auch in anderer an sich bekannter Weise ausgeführt werden, z. B. als wendelförmige Fadenwicklung aus formfesten Isolierstoffen. Über der Bandwicklung 34 liegen der Außenleiter 35', die offene Bandwicklung 36, die geschlossene Isolierstoffbandwicklung 37 und der wasserdichte Kabelmantel 38.According to FIG. 2, the spacer 2i is open around the conductor 2o Windings wound from the central thread 22 and the in open screw turns wound threads 23 consists. The spacer 21 is wound in such a way to form an open spacer winding that it is self-supporting and loosely surrounds the conductor 2o. So it is the inner diameter of the spacer winding larger than the conductor diameter, preferably by about 10 to 40%. the Threads 22 and 23 are advantageously made of polystyrene. The thread 22 can be a single thread or be a multiple thread, e.g. B. a rope consisting of several thin threads. The closed insulating tape windings are located one after the other over the spacer winding 2i 24, the outer conductor 25, which consists of highly conductive strips; the ones to hold together the open tape winding '26 serving the outer conductor tapes, the closed insulating tape winding 27 and the waterproof cable sheath 28 are arranged. , The Figure 3 shows an embodiment, in which the entire air space insulation of the conductor is divided into two spacer layers is. The spacer winding consisting of a thread is first around the conductor 3o 31 arranged, the inner diameter of which in the context of the invention is greater than the conductor diameter is. The spacer winding is made by using suitable insulating materials and Suitable dimensioning designed so that a self-supporting and sufficiently pressure-resistant Spacer winding results in the further insulation layers over the spacer winding to be able to raise. According to the embodiment shown in the figure First a closed insulating tape winding over the spacer winding 32 arranged. The second spacer layer 'is through the - in open screw turns wound spacer 33 formed over which a closed insulating tape winding 34 is arranged. When using the cable for high frequency transmission be Advantageously, the spacers 31 and 33 and the insulating tape windings 32 and 34 made of high-quality insulating materials for high frequency, e.g. B. off Polystyrene. The spacer 33 is in the illustrated case as an 'insulating rope educated; but it can also be carried out in other known ways, z. B. as a helical thread winding made of dimensionally stable insulating materials. Above the tape winding 34 are the outer conductor 35 ', the open tape winding 36, the closed insulating tape winding 37 and the waterproof cable jacket 38.

Die 'Figuren zeigen die Anwendung der Erfindung für Hochfrequenzkabel mit einer einzigen konzentrischen kapazitätsarmen Leitung. Die Erfindung ist selbstverständlich auch anwendbar für Hochfrequenzkabel mit mehreren konzentrischen kapazitätsarmen Leitungen. - -The 'figures show the application of the invention for high frequency cables with a single concentric low capacitance line. The invention is self-evident Can also be used for high-frequency cables with several concentric capacitance arms Cables. - -

Claims

PATENT CLAIMS: i. Concentric air space insulated egg, low capacity Cable with at least one wound around the inner conductor in open screw turns, spacers made of dimensionally stable insulating materials, through this characterized in that the inner diameter of the self-supporting spacer winding, whose axis coincides at least approximately with the conductor axis, greater than that The diameter of the inner conductor is such that the conductor is inside the spacer winding lies loosely.

2. Low-capacitance line according to claim i, characterized in that that the inner diameter of the spacer winding up to 50 / ", preferably io up to 40 olo larger than the diameter of the inner conductor.

3. Low capacity line according to claim i, characterized in that the spacer winding consists of one There is a single or multiple thread around which an insulating thread is used in open screw turns is wrapped. q ..

Low-capacitance line according to Claim i, characterized in that that over the spacer winding one or more further spacer layers are arranged, optionally with interposed tape layers.

5. Low capacity Line according to claim z, characterized in that the spacer winding from dimensionally stable insulating materials from the group of polyvinyl compounds, preferably made of polystyrene.