EP0951110B1 - HF-Drehkupplung - Google Patents

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EP0951110B1
EP0951110B1 EP99107179A EP99107179A EP0951110B1 EP 0951110 B1 EP0951110 B1 EP 0951110B1 EP 99107179 A EP99107179 A EP 99107179A EP 99107179 A EP99107179 A EP 99107179A EP 0951110 B1 EP0951110 B1 EP 0951110B1
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EP
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iii
assembly
channel
rotary coupling
coaxial
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EP99107179A
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EP0951110A3 (de
EP0951110A2 (de
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Manfred Dr. Lang
Werner Appel
Ernst Eder
Franz Dr.-Ing. Pitschi
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Spinner GmbH
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Spinner GmbH
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R24/00—Two-part coupling devices, or either of their cooperating parts, characterised by their overall structure
    • H01R24/38—Two-part coupling devices, or either of their cooperating parts, characterised by their overall structure having concentrically or coaxially arranged contacts
    • H01R24/40—Two-part coupling devices, or either of their cooperating parts, characterised by their overall structure having concentrically or coaxially arranged contacts specially adapted for high frequency
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00—Auxiliary devices
    • H01P1/06—Movable joints, e.g. rotating joints
    • H01P1/062—Movable joints, e.g. rotating joints the relative movement being a rotation
    • H01P1/063—Movable joints, e.g. rotating joints the relative movement being a rotation with a limited angle of rotation
    • H01P1/065—Movable joints, e.g. rotating joints the relative movement being a rotation with a limited angle of rotation the axis of rotation being parallel to the transmission path, e.g. stepped twist
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R39/00—Rotary current collectors, distributors or interrupters
    • H01R39/64—Devices for uninterrupted current collection
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R2103/00—Two poles

Definitions

  • the invention relates to an HF rotary joint consisting of a fixed and one mounted in this rotatable Assembly, with a first coaxial line, whose central axis is equal to the axis of rotation of the rotary joint, with a second coaxial line in the form of a line section, the as inner conductor, the outer conductor of the first coaxial line has and its ends in the fixed and the rotatable Assembly designed as transitions to a respective waveguide are, wherein the inner and outer conductors of the first and the second coaxial line between the fixed and
  • the rotatable module is non-contact via ⁇ / 4 chokes HF-moderate are connected.
  • a rotary joint of this genus is from a 1992 widespread Brochure of the company SIVERS IMA, pages 10A and 11A, known. It is a two-channel rotary joint. Each of the two channels can be on one or even several frequency bands are operated. Usually Such HF rotary joints serve to connect radar or communication transceivers with rotating or at least pivoting antennas. About the channels can - frequency dependent - continuous wave powers up to some 10 KW and pulse power transmitted to the megawatt range become. Such a rotary joint is also from Document U.S. Pat. 4,298,850.
  • the invention is based on the object, an HF rotary joint the genus mentioned above with at least one third RF channel to provide.
  • At least a third, flexible coaxial cable as a cable in a helical surrounding the rotary axis of the rotary joint, formed in the mantle of the fixed assembly Channel is arranged approximately rectangular in cross-section, and that the length of the coaxial cable is dimensioned so that in a predetermined position of the movable assembly to the fixed assembly the turns of the coaxial cable hovering about halfway down the canal.
  • the two cables can e.g. through a radial divider separated or connected to each other in the manner of a wiring harness so as their necessary freedom of movement in the course of the pivoting rotational movements of the rotatable assembly to keep.
  • the radial depth of the helical channel at least about that Double the diameter of the coaxial cable amount (claim 2).
  • the third coaxial line is without disassembly of the rotary joint removable, if that this third coaxial line forming cables on both ends floating connectors has (claim 3).
  • the helical channel is under a the shell of the fixed assembly enclosing sleeve (Claim 4) and is thus against the ingress of moisture and foreign objects protected.
  • the sleeve can be designed in this way that they are also without dismantling the Pull off rotary coupling.
  • the rotary joint comprises a fixed assembly 1 and a rotatable assembly 2. Their axis of rotation is simultaneously the dot-dashed center axis of the rotary joint.
  • the fixed assembly 1 has an annular flange 1a and the rotatable assembly 2 has an annular flange 2a.
  • the fixed assembly 1 comprises an inner, long pipe section 11 and a latter coaxially enclosing, short pipe section 12.
  • the rotatable assembly 2 comprises an inner, short pipe section 21 and this one Coaxially enclosing, long pipe section 22.
  • the rotatable assembly 2 via Rolling 40, 41 and 42 stored and a profile gasket 43 sealed led.
  • a first channel I is designed as a coaxial line which runs in the axis of rotation of the rotary coupling and comprises an inner conductor I 1 in the fixed assembly 1 and an inner conductor I 2 in the rotatable assembly 2.
  • the inner conductors I 1 and I 2 are electrically connected to each other at I 3 in a conventional manner via a ⁇ / 4 choke without mechanical contact.
  • the outer conductor of the channel I forming coaxial line consists of the pipe section 11 of the modules 1 and a short pipe section 23 of the assembly 2. These parts are also connected in a conventional manner without mechanical contact electrically via a ⁇ / 4 choke I 6 .
  • the channel I forming coaxial line is provided at both ends with coaxial connectors I 8 and I 9 .
  • a second RF channel II is formed in the region of the rotary coupling as a second coaxial line in the form of a line section, which has the inner tube section 11 of the stationary assembly 1 as the inner conductor, which forms the first section of the outer conductor of the first coaxial line.
  • the outer conductor of this second coaxial line forms the second, short tube section 12 of the stationary assembly 1 and the non-contact, inner short tube section 21 of the rotatable assembly 2.
  • these tube sections 12 and 21 are constructed as ⁇ / 4 choke.
  • the ends of the second coaxial line in the modules 1 and 2 are formed as transforming junctions II 1 and II 2 on the waveguide II 3 and II 4 .
  • a third RF channel III consists of a flexible coaxial cable III 1 , which is inserted into a provided in the outer periphery of the fixed assembly 1, helical or helical channel III 2 .
  • the channel has a substantially rectangular cross-section.
  • the channel depth is about twice the diameter of the coaxial cable III. 1
  • the channel III 2 is covered by a cylindrical sleeve III 4 , which is bolted to the flange 1a of the fixed assembly 1.
  • the coaxial line III 1 is provided at its two ends with conventional coaxial connectors III 5 and III 6 . These coaxial connectors are secured in respective radial slots of the flanges 1a and 2a, respectively, but could also be arranged in a flying manner. This arrangement of the two connectors and the easily removable attachment of the sleeve III 4 easy accessibility and interchangeability of the coaxial cable III 1 is ensured.
  • the length of the coaxial cable III 1 is dimensioned so that the turns of the coaxial cable III 1 hover approximately in the middle of the depth of the channel III 2 , when the movable assembly 2 is relative to the fixed assembly 1 in a predetermined zero or middle position. From this position, the movable assembly 2 can be rotated relative to the stationary assembly 1 in both directions of rotation by a predetermined maximum angle, lie in one direction of rotation, the turns of the coaxial cable on the bottom of the channel or rest in the other direction against the inside of the sleeve , To avoid overstraining the coaxial cable, the angle of rotation in both directions is limited by suitable stops, not shown, eg ⁇ 360 °.

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Description

Die Erfindung betrifft eine HF-Drehkupplung, bestehend aus einer feststehenden und einer in dieser gelagerten drehbaren Baugruppe, mit einer ersten Koaxialleitung, deren Mittelachse gleich der Drehachse der Drehkupplung ist, mit einer zweiten Koaxialleitung in Form eines Leitungsabschnitts, der als Innenleiter den Außenleiter der ersten Koaxialleitung hat und dessen Enden in der feststehenden und der drehbaren Baugruppe als Übergänge auf je einen Hohlleiter ausgebildet sind, wobei die Innen- und die Außenleiter der ersten und der zweiten Koaxialleitung zwischen der feststehenden und der drehbaren Baugruppe berührungslos über λ/4-Chokes HF-mäßig verbunden sind.
Eine Drehkupplung dieser Gattung ist aus einem 1992 verbreiteten Prospekt der Firma SIVERS IMA, Seiten 10A und 11A, bekannt. Dabei handelt es sich um eine Zweikanal-Drehkupplung. Jeder der beiden Kanäle kann auf einer oder auch mehreren Frequenzbändern betrieben werden. In der Regel dienen derartige HF-Drehkupplungen zur Verbindung von Radar- oder Kommunikations-Sender/Empfängern mit rotierenden oder zumindest schwenkenden Antennen. Über die Kanäle können - frequenzabhängig - Dauerstrichleistungen bis zu einigen 10 KW und Pulsleistungen bis in den Megawattbereich übertragen werden. Eine derartige Drehkupplung ist auch vom Dokument U.S. 4 298 850 bekannt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine HF-Drehkupplung der eingangs genannte Gattung mit mindestens einem dritten HF-Kanal zu versehen.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mindestens eine dritte, flexible Koaxialleitung als Kabel in einem die Dreh-achse der Drehkupplung wendelförmig umgebenden, in dem Man-tel der feststehenden Baugruppe ausgebildeten Kanal etwa rechteckigen Querschnitts angeordnet ist, und daß die Länge des Koaxialkabels so bemessen ist, daß in einer vorgegebenen Stellung der beweglichen Baugruppe zu der feststehenden Bau-gruppe die Windungen des Koaxialkabels etwa auf der halben Tiefe des Kanals schweben.
Diese Lösung schränkt zwar den Drehwinkel der drehbaren Baugruppe, ausgehend von einer definierten Stellung gegenüber der feststehenden Baugruppe, auf z.B. ± 360° ein, hat aber den Vorteil, ohne nennenswerte Vergrößerung des häufig durch die Einbausituation begrenzten Durchmessers der Drehkupplung mindestens einen dritten HF-Kanal bereitzustellen. Dabei sorgt der wendelförmige Kanal in dem Mantel der feststehenden Bau-gruppe dafür, daß sich die Windungen der z.B. dritten, flexiblen Koaxialleitung nicht während der mit wechselndem Drehsinn erfolgenden Bewegungen der drehbaren Baugruppe übereinanderlegen können. Die Eigenelastizität der flexiblen Koaxialleitung stellt sicher, daß diese sich in der Nullstellung der Drehkupplung jeweils wieder auf etwa die halbe Tiefe des wendelförmigen Kanals einstellt. Im Bedarfsfall kann in den Kanal z.B. ein weiteres Koaxialkabel eingelegt und so ein vierter HF-Kanal bereitgestellt werden. Die beiden Kabel können z.B. durch einen radialen Trennsteg getrennt oder nach Art eines Kabelbaums miteinander verbunden werden, damit wie ihre notwendige Bewegungsfreiheit im Zuge der schwenkenden Drehbewegungen der drehbaren Baugruppe behalten.
Abhängig von dem vorgegebenen, maximalen Drehwinkel kann die radiale Tiefe des wendelförmigen Kanals mindestens etwa das Doppelte des Durchmessers des Koaxialkabels betragen (Anspruch 2).
Die dritte Koaxialleitung ist ohne Zerlegung der Drehkupplung demontierbar, wenn das diese dritte Koaxialleitung bildende Kabel an beiden Enden fliegend angeordnete Steckverbinder hat (Anspruch 3).
Bevorzugt befindet der wendelförmige Kanal sich unter einer den Mantel der feststehenden Baugruppe umschließenden Hülse (Anspruch 4) und ist damit gegen das Eindringen von Feuchtigkeit und Fremdkörpern geschützt. Die Hülse kann so ausgebildet werden, daß sie sich ebenfalls ohne Demontage der Drehkupplung abziehen läßt.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer HF-Drehkupplung nach der Erfindung schematisch vereinfacht im Schnitt dargestellt.
Die Drehkupplung umfaßt eine feststehende Baugruppe 1 und eine drehbare Baugruppe 2. Deren Drehachse ist gleichzeitig die strichpunktiert dargestellte Mittelachse der Drehkupplung. Die feststehende Baugruppe 1 hat einen Ringflansch 1a und die drehbare Baugruppe 2 hat einen Ringflansch 2a. Die feststehende Baugruppe 1 umfaßt einen inneren, langen Rohrabschnitt 11 und einen letzteren koaxial umschließenden, kurzen Rohrabschnitt 12. Die drehbare Baugruppe 2 umfaßt einen inneren, kurzen Rohrabschnitt 21 und einen diesen koaxial umschließenden, langen Rohrabschnitt 22. In der feststehenden Baugruppe 1 ist die drehbare Baugruppe 2 über Wälzlager 40, 41 und 42 gelagert und über einen Profildichtungsring 43 abgedichtet geführt.
Ein erster Kanal I ist als Koaxialleitung ausgebildet, die in der Drehachse der Drehkupplung verläuft und einen Innenleiter I1 in der feststehenden Baugruppe 1 sowie einen Innenleiter I2 in der drehbaren Baugruppe 2 umfaßt. Die Innenleiter I1 und I2 sind bei I3 in an sich bekannter Weise über einen λ/4-Choke ohne mechanische Berührung elektrisch miteinander verbunden. Zur zentrischen Lagerung der Innenleiter I1 bzw. I2 in den jeweiligen Bohrungen der feststehenden Baugruppe 1 bzw. der drehbaren Baugruppe 2 dienen Isolierstoffstützen I4 bzw. I5. Der Außenleiter der den Kanal I bildenden Koaxialleitung besteht aus dem Rohrabschnitt 11 der Baugruppen 1 und einem kurzen Rohrabschnitt 23 der Baugruppe 2. Diese Teile sind ebenfalls in an sich bekannter Weise ohne mechanische Berührung elektrisch über einen λ/4-Choke I6 verbunden. Die den Kanal I bildende Koaxialleitung ist an ihren beiden Enden mit koaxialen Steckverbindern I8 und I9 versehen.
Ein zweiter HF-Kanal II ist im Bereich der Drehkupplung als zweite Koaxialleitung in Form eines Leitungsabschnitts ausgebildet, der als Innenleiter den inneren Rohrabschnitt 11 der feststehenden Baugruppe 1 hat, der den ersten Abschnitt des Außenleiters der ersten Koaxialleitung bildet. Den Außenleiter dieser zweiten Koaxialleitung bildet der zweite, kurze Rohrabschnitt 12 der feststehenden Baugruppe 1 und der in diesen berührungslos eintauchende, innere kurze Rohrabschnitt 21 der drehbaren Baugruppe 2. In ihrem Überlappungsbereich sind diese Rohrabschnitte 12 und 21 als λ/4-Choke konstruiert. Die Enden der zweiten Koaxialleitung in den Baugruppen 1 bzw. 2 sind als transformierende Übergänge II1 bzw. II2 auf Hohlleiter II3 bzw. II4 ausgebildet.
Ein dritter HF-Kanal III besteht aus einem flexiblen Koaxialkabel III1, das in einen im Außenumfang der feststehenden Baugruppe 1 vorgesehenen, wendel- oder schraubenförmigen Kanal III2 eingelegt ist. Der Kanal hat einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt. Die Kanaltiefe beträgt etwa das Doppelte des Durchmessers des Koaxialkabels III1. Der Kanal III2 ist durch eine zylindrische Hülse III4 abgedeckt, die mit dem Flansch 1a der feststehenden Baugruppe 1 verschraubt ist.
Die Koaxialleitung III1 ist an ihren beiden Enden mit üblichen koaxialen Steckverbindern III5 bzw. III6 versehen. Diese koaxialen Steckverbinder sind in entsprechenden radialen Schlitzen der Flansche 1a bzw. 2a befestigt, könnten aber auch fliegend angeordnet sein. Durch diese Anordnung der beiden Steckverbinder und die leicht abnehmbare Befestigung der Hülse III4 ist eine einfache Zugänglichkeit und Auswechselbarkeit des Koaxialkabels III1 sichergestellt.
Die Länge des Koaxialkabels III1 ist so bemessen, daß die Windungen des Koaxialkabels III1 etwa in der Mitte der Tiefe des Kanals III2 schweben, wenn sich die bewegliche Baugruppe 2 relativ zu der feststehenden Baugruppe 1 in einer vorgegebenen Null- oder Mittelstellung befindet. Von dieser Stellung aus kann die bewegliche Baugruppe 2 gegenüber der feststehenden Baugruppe 1 in beiden Drehrichtungen um einen vorgegebenen Maximalwinkel verdreht werden, bis in der einen Drehrichtung die Windungen des Koaxialkabels auf dem Boden des Kanals aufliegen oder in der anderen Drehrichtung gegen die Innenseite der Hülse anliegen. Um Überbeanspruchungen des Koaxialkabels zu vermeiden, ist der Drehwinkel in beiden Richtungen durch geeignete, nicht dargestellte Anschläge auf z.B. ±360° begrenzt.

Claims (4)

  1. HF-Drehkupplung, bestehend aus einer feststehenden Baugruppe (1) und einer in dieser gelagerten drehbaren Baugruppe (2), mit einer ersten Koaxialleitung (vgl. I), deren Mittelachse gleich der Drehachse der Drehkupplung ist, mit einer zweiten Koaxialleitung (vgl. II) in Form eines Leitungsabschnitts, der als Innenleiter einen Teilabschnitt (11) des Außenleiters der ersten Koaxialleitung hat und dessen Enden in der feststehenden und der drehbaren Baugruppe (1, 2) als Übergänge (II1, II2) auf je einen Hohlleiter (II3, II4) ausgebildet sind, wobei die Innen- und die Außenleiter der ersten und der zweiten Koaxialleitung zwischen der feststehenden und der drehbaren Baugruppe (1, 2) berührungslos über λ/4-Chokes HF-mäßig verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine dritte, flexible Koaxialleitung (vgl. III) als Kabel (III1) in einem die Drehachse der Drehkupplung wendelförmig umgebenden, in dem Mantel der feststehenden Baugruppe (1) ausgebildeten Kanal (III2) etwa rechteckigen Querschnitts angeordnet ist, und daß die Länge des Koaxialkabels (III1) so bemessen ist, daß in einer vorgegebenen Stellung der drehbaren Baugruppe (2) relativ zu der feststehenden Baugruppe (1) die Windungen des Koaxialkabels (III1) etwa auf der halben Tiefe des Kanals (III2) schweben.
  2. HF-Drehkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Tiefe des wendelförmigen Kanals (III2) mindestens etwa das Doppelte des Durchmessers des Koaxialkabels (III1) beträgt.
  3. HF-Drehkupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das die dritte Koaxialleitung bildende Kabel (III1) an beiden Enden fliegend angeordnete Steckverbinder (III5, III6) hat.
  4. HF-Drehkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der gewendelte Kanal (III2) sich unter einer den Mantel der feststehenden Baugruppe (1) umschließenden Hülse (III4) befindet.
EP99107179A 1998-04-15 1999-04-13 HF-Drehkupplung Expired - Lifetime EP0951110B1 (de)

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