DE969461C

DE969461C - Glattwandiger, ungerillter elektrischer Hohlleiter, insbesondere fuer koaxiale Hochfrequenzkabel und dielektrische Hohlkabel

Info

Publication number: DE969461C
Application number: DES11277D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Carl Wenck
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1943-01-14
Filing date: 1943-01-14
Publication date: 1958-06-04

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 4. JUNI 1958

S 11277 VIIId/2i c

(Ges. v. 15. 7. 1951)

Durch die Erfindung werden unter geringstmöglichem Aufwand an gut leitendem Material elektrische Hohlleiter mit insbesondere für die Hochfrequenzübertragung hochwertigen elektrischen Eigenschaften geschaffen, die auch bei Biegungen des Hohlleiters praktisch nicht verändert werden.

Wegen der Schwierigkeit, elektrische Hohlleiter als nahtlose Rohre in sehr großen Längen mit genügender Durchmessergleichmäßigkeit herzustellen, ging man bisher im wesentlichen in der Weise vor, Hohlleiter in Form einer Verseillage von gegebenenfalls profilierten Drähten bzw. Bändern oder in Form eines einzigen rohrförmig gebogenen Bandes bzw. weniger längs verlaufender Bänder ringstückförmigen Querschnitts auszubilden. Es ist auch schon bekanntgeworden, die den Hohlleiter bildenden gut leitenden Bänder extrem dünn auszuführen und mit Träger- bzw. Verstärkungsschichten fest zu verbinden. Dadurch wird der Aufwand an gut leitendem Material weitgehend herabgesetzt. Man könnte in bekannter Weise die gut leitende Schicht auch an der Innenwandung eines nahtlosen Rohres, z. B. eines gepreßten Bleimantels, durch Aufdampfen oder auf galvanischem Wege aufbringen, doch bereitet dieses Verfahren erhebliche technische Schwierigkeiten, abgesehen von der schon erwähnten Schwierigkeit, nahtlose Rohre in großen Längen so herzustellen, daß ihr Innendurchmesser die gewünschte Gleichmäßigkeit über die gesamte Länge hin aufweist.

809 525/45

Insbesondere bei Außenleitern von koaxialen Hochfrequenzkabeln und Hohlleitern von dielektrischen Hohlkabeln werden große Anforderungen an die Gleichmäßigkeit des Innendurchmessers gestellt, um Reflexionsstörungen bei hohen Frequenzen zu vermeiden. Bei biegsam ausgestalteten Hohlleitern kommt die Forderung hinzu, daß die Gleichmäßigkeit des Innendurchmessers des Hohlleiters auch bei Biegebeanspruchungen erhalten bleiben muß.

ίο Es ist bei Hohlleitern, die aus einem einzigen rohrförmig gebogenen Band oder aus mehreren Bändern mit ringstückförmigem Querschnitt bestehen und bei denen jedes Band vor der Bildung des Hohlleiters mit einer oder mehreren fest mit ihm verbundenen formfesten Schichten verstärkt ist, zwecks Erzielung einer ausreichenden Formbeständigkeit und Biegsamkeit des Hohlleiters bekanntgeworden, das Band bzw. die mit großer, vorzugsweise unendlich großer Schlaglänge angeordneten Bänder mit in Abständen angeordneten

ao oder mit in weit offenen Schraubenwindungen verlaufenden Rillen zu versehen. Diese Rillen sind aber insbesondere in bezug auf die Übertragung sehr hoher Frequenzen nachteilig, da sie nicht nur die Dämpfung erhöhen, sondern auch zu Reflexionsstörungen Veranlassung geben können.

Die erfindungsgemäß gestellte Aufgabe, einen elektrischen Hohlleiter unter geringstmöglichem Aufwand an gut leitendem Material mit hochwertigen elektrischen Eigenschaften zu schaffen, die auch bei Biegungen des Hohlleiters praktisch nicht verändert werden, wird erfindungsgemäß durch die bombinierte Anwendung ,der folgenden sechs Merkmale erreicht:

1. Der Hohlleiter, insbesondere für koaxiale Hochfrequenzkabel und dielektrische Hohlkabel, wird glattwandig bzw. ungerillt ausgeführt.

2. Der Hohlleiter besteht entweder aus einem einzigen rohrförmig gebogenen Band oder aus mehreren Bändern mit ringstückförmigem Querschnitt.

3. Jedes Band wird vor der Bildung des Hohlleiters mit einer oder mehreren fest mit ihm verbundenen formfesten Schichten verstärkt.

4. Die benachbarten Seitenränder des oder der mit großer, vorzugsweise unendlich großer Schlaglänge angeordneten Bänder stoßen stumpf aneinander.

5. Die stumpf aneinanderstoßenden Seitenränder der bandförmigen Verstärkungsschichten werden formschlüssig, vorzugsweise durch Schweißen oder Löten miteinander verbunden.

6. Über dem so hergestellten Rohr wird — gegebenenfalls unter Zwischenfügung einer dünnen Schutzschicht — eine biegsame, zweckmäßig offene Drahtbzw. Bandwicklung angeordnet, die die runde Querschnittsform des Rohres bei Biegebeanspruchungen aufrechterhält.

Durch die an sich bekannte glattwandige bzw. ungerillte Ausführung des Hohlleiters wird eine kleine Dämpfung erreicht. Durch die Herstellung des Hohlleiters aus einem einzigen rohrförmig gebogenen Band oder aus mehreren Bändern mit ringstückförmigem Querschnitt wird einerseits die Herstellung des Hohlleiters vereinfacht und andererseits eine größere Längsgleichmäßigkeit erzielt als bei den bekannten Hohlleitern in Form einer Verseillage von Profilbändern.

Die Verstärkung des Bandes bzw. der Bänder mit zusätzlichen Verstärkungsschichten ermöglicht die Herstellung des Hohlleiters mit extrem dünner Wandung bei genügender Festigkeit, und zwar insbesondere Zug- und Druckfestigkeit. Durch das stumpfe Aneinanderstoßen der benachbarten Seitenränder des Bandes bzw. der Bänder wird ein gleichmäßiger Durchmesser des Hohlleiters gewährleistet. Die formschlüssige Verbindung der stumpf aneinanderstoßenden Seitenränder des oder der bandförmigen Verstärkungsschichten, wobei ein gegenseitiges Verschweißen der Seitenränder des oder der dünnen gut leitenden Bänder nicht stattfindet, führt zu einem dichten Hohlleiter erhöhter Festigkeit. Der Nachteil der hierdurch bedingten verringerten Biegsamkeit läßt sich durch Verwendung von Werkstoffen ausreichender Dehnung für die Verstärkungsschichten beheben. Besonders wichtig für den Hohlleiter gemäß der Erfindung ist die Anordnung der außenliegenden, zweckmäßig offenen Draht- bzw. Bandwicklung, damit der Hohlleiter auch bei Biegebeanspruchungen oder sonstigen Beanspruchungen seine runde Querschnittsform beibehält.

Die mit den gut leitenden Bandschichten verbundenen Verstärkungsschichten werden verhältnismäßig dick ausgeführt, damit das aus ihnen gebildete Rohr seine Form bei Biegungen nach Möglichkeit allein auf Grund der inneren Strukturänderung beibehält. Durch die erfindungsgemäß vorgenommene formschlüssige Verbindung der stumpf aneinanderstoßenden Seitenränder der bandförmigen Verstärkungsschichten wird gewährleistet, daß diese Strukturänderungen sich über den gesamten Rohrquerschnitt gleichmäßig verteilen, gleichgültig in welcher Richtung das Rohr gebogen wird. Vorteilhaft beträgt die Dicke der Verstärkungsschicht etwa 10 bis 20% des mittleren Rohrdurchmessers. Ferner ist es erforderlich, für die Verstärkungsschichten solche Materialien zu verwenden, die einerseits eine ausreichende Formfestigkeit und andererseits eine große Biegefähigkeit aufweisen, vorzugsweise Blei, Reinstaluminium, Weicheisen und geeignete Isolierstoffe. Als formfeste, aber dennoch biegsame Isolierstoffe kommen außer Hartgummi od. dgl. in erster Linie hochpolymere Kunststoffe bzw. Kunststoffmischungen in Betracht, wie Polyvinylchlorid, Polyisobutylen, Mischpolymerisate des Vinylchlorids usw. Die Dicke der Verstärkungsschicht hängt von den verwendeten Materialien und vom Rohrdurchmesser ab. Bei Herstellung der Verstärkungsschicht aus Metall wird man die Dicke der Verstärkungsschicht zweckmäßig in der Größenordnung von 10 % und bei Verwendung von Isolierstoff in der Größenordnung von 20°/₀ des mittleren Rohrdurchmessers wählen.

Die gegenseitige Vereinigung der gut leitenden Bandschichten und der Verstärkungsschichten bereitet keine besonderen Schwierigkeiten. Beispielsweise können die dünnen gut leitenden Schichten auf die Träger- bzw. Verstärkungsschichten durch Aufwalzen, Aufdampfen oder Galvanisieren aufgebracht werden. Da als Leitmaterial in erster Linie Kupfer in Frage kommt, wird man zum Aufbau des Hohlleiters bevorzugt verkupferte Bänder aus Blei, Aluminium oder Weicheisen verwenden. Kupferplattierte Weicheisenbänder sind handelsüblich erhältlich. Die Oberfläche

der gut leitenden Schicht kann nach Vereinigung mit der Verstärkungsschicht, aber vor oder während der Bildung des Hohlleiters leicht spiegelnd poliert werden, wie es an sich bei Außenleitern für koaxiale Hochfrequenzkabel bekannt ist. Diese zusätzliche Polierung ist besonders vorteilhaft für dielektrische Hohlkabel zur Übertragung von Kurzwellen.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung näher erläutert.

ίο Die Fig. ι zeigt als Ausführungsbeispiel zunächst den grundsätzlichen Aufbau des Hohlleiters, der im dargestellten Fall aus einem einzigen rohrförmig gebogenen Band hergestellt ist. Die innere gut leitende Schicht ist mit io, die äußere Verstärkungsschicht mit 11 bezeichnet. Die stumpf aneinanderstoßenden Seitenränder der bandförmigen Verstärkungsschicht sind längs der Trennfuge 12 fortlaufend miteinander verschweißt bzw. verlötet. Unmittelbar über dem so ausgebildeten Rohr wird eine dünne Polster- bzw. Schutzschicht 13 in Form einer vorzugsweise aus getränkten Faserstoffen bestehenden Bandwicklung und die offene Drahtwicklung 14 angeordnet, die den Zweck verfolgt, die runde Ouerschnittsform des Hohlleiters bzw. des gesamten Rohres bei Biegebeanspruchungen aufrechtzuerhalten. Die Rundhaltungswendel 14 ist mit der geschlossenen, vorzugsweise getränkten Faserstoffbandwicklung 15 umgeben, worüber weitere Schutzschichten folgen können.
Es ist zweckmäßig, die Formung des Bandes bzw. der Bänder (gut leitende Schicht einschließlich Verstärkungsschicht) zum Rohr, die gegenseitige formschlüssige Verbindung der stumpf aneinanderstoßenden Seitenränder und die Aufbringung der zur Rundhaltung des Hohlleiters dienenden Draht- bzw. Bandwicklung in einem einzigen Arbeitsgang vorzunehmen. Dieses Verfahren zeigt beispielsweise die Fig. 2. Das zunächst glatte Band, bestehend aus der inneren gut leitenden Schicht 10 und der Verstärkungsschicht 11, wird mittels des Domes 16 und des Nippels 17 rohrförmig geformt, derart, daß die Seitenränder des Bandes stumpf aneinanderstoßen. Im gleichen Arbeitsgang wird mittels der Schweißvorrichtung 18 diegegenseitige Verschweißung der stumpf aneinanderstoßenden Seitenränder des Verstärkungsbandes vorgenommen.

Im Anschluß hieran wird der Hohlleiter — gegebenenfalls nach Kühlung, z. B. mittels kalter Luft od. dgl. — in eine Vorrichtung geführt, in der die Bandwicklung 13 und die Rundhaltungswendel 14 aufgebracht werden, gegebenenfalls auch die Bandwicklung 15. Auf diese Weise wird gewährleistet, daß das Rohr die durch die Vorrichtung 16/17 erhaltene runde Querschnittsform beibehält und in üblicher Weise über Abzugscheiben geführt und auf Vorratstrommeln gewickelt, d. h. wie andere Kabel in der Weiterfabrikation behandelt werden kann. Beispielsweise kommt noch die Aufbringung eines feuchtigkeitsbeständigen Schutzmantels aus Blei, Aluminium oder einem Isolierstoff in Frage, falls die Schweiß- bzw. Lötnaht 12 nicht wasserdicht ausgeführt wird.

Für den Fall der gegenseitigen formschlüssigen Verbindung der Seitenränder der Verstärkungsschichten durch Verschweißung ist es vorteilhaft, diese nur in der äußeren Materialschicht vorzunehmen, um eine Zerstörung bzw. Verformung der inneren gut leitenden Schicht zu vermeiden. Dies wird in der Fig. 3 gezeigt, in der das Hohlrohr in Querschnittsform dargestellt ist und in Übereinstimmung mit der Fig. 1 die gut leitende Schicht mit 10 und die Verstärkungsschicht mit 11 bezeichnet ist. Wie ersichtlich, wird die Verschweißung nicht bis zur inneren Schicht 10 hindurchgehend ausgeführt, sondern nur bis zu einer Tiefe von etwa einem Drittel bis zwei Drittel der Bandstärke der Verstärkungsschicht, so daß die gut leitende Schicht 10 durch den Schweiß Vorgang nicht beeinflußt wird.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsmöglichkeiten beschränkt. Eine vorteilhafte Ausführungsform besteht darin, das Hohlrohr aus zwei halbschalenförmigen Bändern herzustellen. Dies hat zwar den Nachteil, daß zwei Schweiß- bzw. Lötnähte entstehen, doch gelingt es auf diese Weise, eine größere Gleichmäßigkeit des Innendurchmessers zu erzielen. Zur gegenseitigen Verbindung der stumpf aneinanderstoßenden Seitenränder des Bandes bzw. der Bänder können die Seitenränder eine mäanderförmige bzw. schwalbenschwanzförmige Ausgestaltung erhalten und damit in einer der formschlüssigen Verbindung entsprechenden Weise miteinander in Eingriff gebracht werden, derart, daß das Ziel der Erfindung, nämlich die Ausbildung des Hohlleiters mit glatter Wandung und konstantem Durchmesser, gewahrt bleibt. Eine derartige Verbindung kann durch Schweißen oder Löten noch ergänzt werden. Die zur Rundhaltung des Rohres dienende Draht- bzw. Bandwicklung kann auch nach Art der bekannten biegsamen Pforzheimer Schläuche ausgeführt werden, die aus profilierten Bändern gewickelt werden, derart, daß die aufeinanderfolgenden Windungen ineinandergreifen. Maßgebend ist, daß das Rundhaltungsorgan sowohl eine große Druckfestigkeit als auch eine große Biegefähigkeit aufweist, in ähnlicher Weise wie die bekannten Druckschutzorgane für Seekabel.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

i. Glattwandiger, ungerillter elektrischer Hohlleiter, insbesondere für koaxiale Hochfrequenzkabel und dielektrische Hohlkabel, aus einem einzigen rohrförmig gebogenen Band oder aus mehreren Bändern mit ringstückförmigem Querschnitt, wobei jedes Band vor der Bildung des no Hohlleiters mit einer oder mehreren fest mit ihm verbundenen formfesten Schichten verstärkt ist und die benachbarten Seitenränder des oder der mit großer, vorzugsweise unendlich großer Schlaglänge angeordneten Bänder stumpf aneinanderstoßen, dadurch gekennzeichnet, daß die stumpf aneinanderstoßenden Seitenränder der bandförmigen Verstärkungsschichten formschlüssig, vorzugsweise durch Schweißen oder Löten miteinander verbunden sind und daß über dem so hergestellten Rohr — gegebenenfalls unter Zwischenfügung einer dünnen Schutzschicht — eine biegsame, zweckmäßig offene Draht- bzw. Bandwicklung angeordnet ist, die die runde Querschnittsform des Rohres bei Biegebeanspruchungen aufrechterhält.
2. Hohlleiter nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die formfesten Verstärkungsschichten verhältnismäßig dick ausgeführt sind, vorzugsweise in einer Stärke von etwa io bis 2O°/₀ des mittleren Rohrdurchmessers, und aus einem formfesten Stoff ausreichender Biegsamkeit bestehen, vorzugsweise aus Blei, Reinstaluminium, Weicheisen oder einem geeigneten Isolierstoff.
3. Verfahren zur Herstellung von Hohlleitern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der gut leitenden Schicht nach ihrer Vereinigung mit der Verstärkungsschicht, aber vor oder während der Bildung des Hohlleiters aus dem Band bzw. den Bändern spiegelnd poliert wird.
4. Verfahren zur Herstellung von Hohlleitern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für den Fall der gegenseitigen formfesten Verbindung der Seitenränder der Verstärkungsschichten durch Verschweißung diese nur in der äußeren Materialschicht vorgenommen wird, um eine Zerstörung bzw. Verformung der gut leitenden Schicht zu vermeiden.
5. Verfahren zur Herstellung von Hohlleitern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Formung des Bandes bzw. der Bänder (gut leitende Schicht einschließlich Verstärkungsschicht) zum Rohr, die gegenseitige formschlüssige Verbindung der stumpf aneinanderstoßenden Seitenränder und die Aufbringung der zur Rundhaltung des Rohres dienenden Draht- bzw. Bandwicklung in einem einzigen Arbeitsgang erfolgen.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 538 097, 605 694, 263, 632 937, 636 537, 658 881, 650 852, 675 257, 954;
Aufklärungsschrift »Vinidur«, 1941, »Schweißen von

Vinidur-Tafeln und Rohren«.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen