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Koaxiales oder symmetrisches Hochfrequenzenergiekabel Um die beispielsweise
zur Speisung von Sendeantennen benutzten koaxialen Hochfrequenzenergiekabel möglichst
großen Belastungen unterwerfen zu kiiiinen, ohne das Kabel in schädlicher Weise
zu erwärmen, ist es bereits bekanntgeworden, durch den rohrförmig ausgebildeten
Innenleiter ein Kühlmittel, vorzugsweise eine Kühlflüssigkeit, zu leiten. Zu diesem
Zweck wird entweder der Innenleiter selbst luft- bzw. flüssigkeitsdicht ausgeführt,
oder es wird innerhalb des Innenleiters ein dicht an der Innenleiterwandung anliegendes
luft- bzw. fliissigkeitsdichtesKühl rohr angeordnet. Die Rückführung des liühlmittels
erfolgt bei den bekannten Ausführungen durch eine besondere Rohrleitung außerhalb
des Kabels. I?s ist auch bekanntgeworden, unmittelbar über dem Außenleiter zwei
konzentrisch zueinander liegende Rohre anzuordnen, wobei der Außendurchmesser des
inneren Rohres kleiner als der Innendurchmesser des äußeren Rohres ist und beide
Rohre im gegenseitigen Abstand gehalten werden, so daß der Hohlraum zwischen den
beiden Rohren zur Rückführung der Kühlflüssigkeit ausgenutzt werden kann. Diese
bekannten Ausführungen erfordern jedoch einen verhältnismäßig großen Aufwand an
Material und Kosten.
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Die Erfindunpgeht von der Erkenntnis aus, daß die größten Strombelastungen
bei Hochfrequenzenergiekabeln, die z.B.durch eineFehlanpassung,derAntenne an das
Kabelentstehen, im allgemeinen nur stoßweise bzw. kurzzeitig und' ferner nur an
bestimmten
Stellen, und zwar an den Stellen der sog. Strombäuche
auftreten. Unter Ausnutzung der weiteren Erkenntnis, daß eine Kühlflüssigkeit die
Eigenschaft hat, kurzzeitig bzw. nur örtlich auftretende Erwärmungen in sich zu
verteilen und auszugleichen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, bei koaxialen bzw.
symmetrischen Hochfrequenzenergiekabeln den bzw. die rohrförmigen Innenleiter oder
das bzw. die innerhalb der rohrförmigen Innenleiter angeordneten Kühlrohre an einem
oder beiden Enden des Kabels abzudichten und mit einer ruhenden, vorzugsweise unter
Überdruck stehenden Kühlflüssigkeit zu füllen. Die Erfindung verzichtet also auf
die bekannte Technik, das Kühlmittel während des Betriebes dauernd in Fluß zu halten.
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Als Kühlflüssigkeiten werden zweckmäßig solche verwendet, die wegen
der Wärmekonvektion neben einer guten Wärmeleitfähigkeit eine hohe, auf das Volumen
bezogene Wärmekapazität aufweisen und ferner leichtflüssig sind. In erster Linie
kommt die Verwendung von Wasser in Frage, das zudem den Vorteil der Billigkeit hat.
Dabei werden dem Wasser vorteilhaft zusätzliche Mittel, wie Äthylenglukol o. dgl.,
beigemischt, um bei Kälte ein Gefrieren des Wassers zu vermeiden. Da die Kühlflüssigkeit
eine mehr oder weniger große Masse darstellt, können die kurzzeitigen, oberflächlich
und nur an bestimmten Stellen auftretenden Erwärmungen sich auf die nicht erwärmten
Zonen ausgleichen. Zu diesem Zweck wird das Volumen der Kühlflüssigkeit möglichst
groß gehalten. Für die Erfindung eignen sich daher solche Hochfrequenzenergiekabel,
bei denen der Innenleiter möglichst dünnwandig und flüssigkeitsdicht ausgebildet
ist und somit ein möglichst großer Hohlraum im Innern des Innenleiters verbleibt.
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Die Unterdruckhaltung der Kühlflüssigkeit kann in einfacher Weise
durch ein mit der Kühlflüssigkeit gefülltes und mit dem Innenleiter verbundenes
Gefäß erfolgen, das höher als der höchste Punkt des Kabels angeordnet ist. Die Unterdruckhaltung
der Kühlflüssigkeit ist nötig, damit sich die durch die Temperaturschwankungen hervorgerufenen
Volumenänderungen der Kühlflüssigkeit ausgleichen können. Zweckmäßiger ist es jedoch,
die Kühlflüssigkeit durch besondere Druckluft, z. B. mittels einer besonderen Druckpumpe,
unter Druck zu halten. Da das Kühlmittelgefäß mit dem unter Spannung stehenden Innenleiter
verbunden ist, empfiehlt es sich, das Gefäß und die Druckpumpe von Erde und/oder
von dem oder den Innenleitern zu isolieren. Zu diesem Zweck kann es auch von Vorteil
sein, zur Kühlung eine elektrisch isolierende Kühlflüssigkeit, z. B. Öl, flüssige
Silikone o. dgl., zu verwenden.
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Mit besonderem Vorteil ist die Erfindung anwendbar für senkrecht geführte
Hochfrequenzenergiekabel zur Übertragung sehr kurzer Wellen, bei denen auf dem senkrecht
geführten Teil mehrere Stromknoten und -bäuche in kurzen aufeinanderfolgenden Abständen
auftreten können, da in diesem Falle ein besonders guter und schneller Ausgleich
der Temperaturunterschiede innerhalb der Kühlflüssigkeitssäule eintritt.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand der in den Figuren dargestellten
Ausführungsbeispiele riäher erläutert.
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In der Fig. i ist zunächst der Aufbau eines koaxialen Hochfrequenze.nergiekabels
gezeigt, das sich für die Anwendung der Erfindung besonders eignet. Hiernach besteht
der Innenleiter io des Kabels aus einem nahtlosen dünnwandigen Rohr aus Kupfer bzw.
Aluminium, in das in regelmäßigen Abständen die Querrillen i i eingedrückt j sind,
die gleichzeitig die Biegsamkeit, die Druckfestigkeit sowie die Dehn- und Stauchbarkeit
des Innenleiters vergrößern. Die Vergrößerung der Dehn- und Stauchbarkeit ist wichtig
zum Ausgleich der durch die Temperaturschwankungen hervorgerufenen Längenänderungen
des Innenleiters. Die Luftraumisolierung des Kabels wird in bekannter Weise durch
die in Abständen auf den Innenleiter aufgereihten, beispielsweise aus verlustarmen,
keramischen Isolierstoffen bestehenden Distanzscheiben 12 gebildet. Der Außenleiter
besteht aus den beiden halbschalenförmigen Bändern 13 und 14, die zur Erhöhung der
Biegsamkeit und zum Festhalten der Distanzscheiben die Querrillen 15 aufweisen,
wobei die Querrillenstellen der beiden Außenleiterbänder in Längsrichtung gegeneinander
versetzt sind. Über den Außenleiterbändern 13 und 14 sind die Bandwicklung 16 aus
Kupfer, Aluminium o. dgl. und der vorzugsweise aus Blei oder Aluminium bestehende
Kabelmantel 17 angeordnet. Zwischen dem Außenleiter und dem Kabelmantel ist somit
eine gute Wärmeleitung gewährleistet.
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Die Fig. 2 zeigt als Ausführungsbeispiel der Erfindung eine Einrichtung
für Hochfrequenzenergiekabel, wobei zur Unterdruckhaltung der Kühlflüssigkeit eine
Druckpumpe dient. Das schematisch angedeutete Kabel 18 ist an den Enden mittels
der Isolatoren i9 und 2o abgeschlossen, durch die der flüssigkeitsdichte Innenleiter
io hindurchgeführt ist. Zweckmäßig erfolgt innerhalb der Isolatoren i9 und 2o auch
die Überführung des dünnwandigen Innenleiters in ein starkwandiges, gut leitendes
Rohr, um in dieses Absperrventile, Rohrabzweigungen u. dgl. einbauen zu können.
Im dargestellten Beispiel sind die Absperrventile 21 und 22 eingebaut, um den Innenleiter
in der erfindungsgemäß vorgesehenen Weise an den Enden des Kabels abzudichten. Mit
23 ist die zu speisende Antenne schematisch angedeutet. Am Anfang des Kabels ist
an der Stelle 24 die Rohrleitung 25 abgezweigt, die zum Flüssigkeitsbehälter 26
führt, der zum Teil mit der Kühlflüssigkeit 27 gefüllt ist. Mittels der Druckpumpe
28 wird über die Rohrleitung 29 Druckluft in den oberen Teil des Flüssigkeitsbehälters
hineingedrückt und dadurch die Kühlflüssigkeit unter Druck gehalten, so daß eine
Ausfüllung aller Hohlräume innerhalb des Innenleiters io gewährleistet ist. Um den
Flüssigkeitsbehälter 26 gegen Erde zu isolieren, ist derselbe auf einem Tisch aufgestellt,
von dem die Platte 30 und/oder die Füße 31 aus Isolierstoff bestehen. Gegebenenfalls
kann
auch die Rohrleitung 29 ganz oder zum Teil aus Isolierstoff hergestellt sein, um
die Druckpumpe zii isolieren. In die Rohrleitung 29 ist das Absperrventil 32 eingebaut,
33 ist ein an die Rohrleitung angeschlossenes Manometer zur Messung des Luftdruckes.
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Abweichend voll der Fig. 2 ist nach der Fig.3 der Flüssigkeitsbehälter34
mittelsdesVerbindungsrolires 35 gegenüber dem Kabel 18 hochgestellt und isoliert
angeordnet. Die Druckpumpe 28 ist über (las aus Isolierstoff bestehende Zuführungsrohr
29 mit dem Behälter 34 verbunden, so daß die Isolierung des Flüssigkeitsbehälters
gegen Erde gewährleistet ist.
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Die Fig. 4 zeigt in Anlehnung an die Fig. 3 eine Anordnung, bei der
die Inbetriebhaltung einer Druckluftpumpe während des Betriebes der Anlage wegfällt.
Vor Beginn der Inbetriebnahme des Kabels bzw. der Anlage wird die Kühlflüssigkeit
nach Öffnen des Absperrventiles 21 in den Innenleiter io und ferner durch das Verbindungsrohr
35 in den Luft- und flüssigkeitsdichten Behälter 37 hineingedrückt, bis der gewünschte
Druck, der am Manoineter 38 abgelesen werden kann, erreicht ist. Darauf wird das
Absperrventil 21 geschlossen, so daß der eingestellte Flüssigkeitsdruck erhalten
bleibt. I@ei eintretenden Temperaturschwankungen und dainit verbundenen I)i#uckänderungen
dient der Luft-bzw. Gasraum im oberen Teil des Behälters 37 als Polster, so (laß
sich die Volumenänderungen der Kühlflüssigkeit auswirken können.
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Die Anwendung der Erfindung bei symmetrischen llochfrequenzenergiekabeln
erfolgt in sinngemäßer \\'eise. Bei derartigen Kabeln, bei denen die miteinander
verdrillten Innenleiter als flüssigkeitsdichte dünnwandige Rohre ausgebildet sind,
war nach den bekannten Vorschlägen vorgesehen, das Kühlmittel durch den einen Leiter
hin- und durch den anderen Leiter zurückzuführen. Der hierbei auftretende Nachteil,
daß beide Leiterverschieden stark gekühlt werden, wird durch die Erfindung vermieden.
_ Im übrigen ist die Erfindung nicht auf die angegebenen Ausführungsmöglichkeiten
beschränkt. Beispielsweise kann die Zuführung der Kühlflüssigkeit auch am anderen
Ende, gegebenenfalls auch an beiden Enden erfolgen. Zur Kontrolle der Flüssigkeitsfüllung
können automatisch wirkende Signaluni Steueranlagen dienen, die beispielsweise mit
(lein Kontrollmanometer in Verbindung stehen, so (laß bei Beschädigungen oder Störungen
am Kabel Anzeige- oder Alarmvorrichtungen in Gang gesetzt werden. Auch ist es möglich,
mit Hilfe besonderer .\lizeige- und Überwachungsgeräte die Temperatur der Kühlflüssigkeit
im Innern des Innenleiters zu überwachen.
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Die Distanzscheiben zur Bildung der Luftraumisolierung können auch
aus nicht keramischen Isolierstoffen, wie Polystyrol, Polyvinylcarbazol, Polyäthylen
o. dgl., bestehen. Ferner kann das Dielektrikum des Kabels durch eine Luftraumisolierung
unter Verwendung fortlaufender Abstandhalter oder auch durch eine Vollisolierung
gebildet sein. Neben der Kühlung des Innenleiters voll innen her können weitere
Mittel und Maßnahmen allgewendet werden, um den Temperaturunterschied zwischen dem
Innen- und Außenleiter des Kabels herabzusetzen, z. B. die Ausfüllung der Hohlräume
zwischen dem Innen- und Außenleiter mit einem gas- bzw. dampfförmigen oder flüssigen
Medium, das die Wärme besser als Luft leitet, sowie die Dunkelfärbung der Oberfläche
des Innenleiters, um die Wärmeabstrahlung zu verbessern.