NL8401334A - Capacitief scheidingsorgaan. - Google Patents

Description

NL 32.056-dV/lb 4

Capacitief scheidingsorgaan.

De uitvinding betreft een als tussensteker met twee door een schroefhuls aan elkaar bevestigbare coaxiale steker-delen voor het verbinden van twee coaxiale hoogfrequentlei-dingen uitgevoerd capacitief scheidingsorgaan, waarbij voor 5 de galvanische scheiding de binnengeleidèrs van de stekerdelen via een condensator en de buitengeleiders hiervan via een krans van ringvormig aangebrachte condensatoren met elkaar zijn verbonden.

Dergelijke scheidingsorganen worden uit veiligheids-10 oogpunt, bijvoorbeeld in kabeltelevisiesysternen toegepast, om ongevallen tengevolge van verschillende aardpotentialen tussen de via hoogfrequentleidingen met elkaar verbonden huizen doeltreffend te vermijden.

In fig. 1 is de constructie van het eenvoudigste 15 bekende capacitieve scheidingsorgaan van de in de aanhef genoemde soort weergegeven. Bij deze uitvoering is de binnen-geleidercondensator vast verbonden met de binnengeleider van het ene stekerdeel en aan de andere zijde met een contactpen, die bij het samenstellen van het scheidingsorgaan kan worden 20 ingevoerd in een contactbus in de binnengeleider van het andere stekerdeel. Evenzo is het de krans van condensatoren dragende buitengeleiderstuk met het buitengeleiderdeel van een stekerdeel, alsmede via een isolatiering met een contactring verbonden, waarin bij het samenstellen van het 25 scheidingsorgaan een radiaal verend, buisvormig buitengeleiderdeel van het andere stekerdeel steekbaar is. Hierbij zijn de de contactring en het buitengeleiderdeel van het ene stekerdeel voor hoge frequenties verbindende condensatoren ingegoten tussen de isolatiering en een inwendig, axiaal verlopend, 30 ringvormig verlengstuk van het buitengeleiderstuk.

Dit bekende capacitieve scheidingsorgaan is gecompliceerd uitgevoerd en bijgevolg is de fabricage en d<= montage duur.

Bovendien vertoont het scheidingsorgaan sterke 35 variaties van de diameterverhouding van de binnen- en buitengeleider en bijgevolg ook van de golfweerstand, alsmede voor de hoogfrequente stromen tengevolge van het skin-effekt een aanzienlijke omweg aan het oppervlak van het ringvormige ver- 8401334 Λ ^ - 2 - lengstuk van het buitengeleiderstuk van ongeveer de dubbele lengte hiervan.

Tengevolge van deze eigenschappen neemt zowel de afscherming als de terugstroomdemping voor hoge frequenties 5 (boven 800 MHz) sterk af, zodat dit scheidingsorgaan voor vele praktische toepassingen te smalbandig is.

De uitvinding beoogt een capacitief scheidingsorgaan volgens de aanhef van conclusie 1 te verschaffen, dat eenvoudig en goedkoop is uitgevoerd en zonder bijzondere 10 compensatiemaatregelen over een zo groot mogelijk frequentie-bereik een goede afschermende werking en geringe verliezen vertoont.

Dit doel wordt volgens de uitvinding bereikt, doordat de stekerdelen elk door een daarvan gescheiden binnen-15 en buitengeleidercontactstuk verbindbaar zijn, die over hun totale lengte onderling een' ongeveer constante diameter-verhouding zonder sprongen vertonen en elk bestaan uit twee via de condensator resp. de krans van condensatoren vast met elkaar verbonden, ten opzichte van hun radiale middenvlak 20 symmetrisch uitgevoerde delen.

Door de scheiding van het binnen- en buitengeleidercontactstuk van de betreffende delen van de stekerdelen en hun aan weerszijden steekbare uitvoering is zowel de fabricage van de afzonderlijke onderdelen op zichzelf, 25 als het solderen hiervan, eventueel het bekleden met isola- tielak, alsmede de montage aanmerkelijk vereenvoudigd. Bovendien is een afzonderlijke beproeving van de onderdelen voor het samenstellen hiervan mogelijk. Dit is nog extra door de symmetrische constructie van het scheidingsorgaan vergemak-30 kelijkt, omdat niet behoeft te worden gelet op de juiste richting.

Bovendien vertoont het capacitieve scheidingsorgaan volgens de uitvinding door de coaxiale constructie en het vermijden van omwegen voor de hoogfrequentstromen een nage-35 noeg gelijkmatige veldverdeling en een ongeveer constante golfweerstand, zodat ook bij zeer hoge. frequenties een goede aanpassing en afschermende werking zijn gewaarborgd. Bij het hierna beschreven praktische uitvoeringsvoorbeeld ligt de terugstroomdemping bij 5 MHz bijvoorbeeld boven 20 dB en in 40 het gebied van 40 tot 200 MHz boven 30 dB, de doorgangsdem- 8401334 - 3 - ping bedraagt tussen 5 en 800 MHz ongeveer 0,1 dB en zelfs bij 2 GHz slechts ongeveer 0,3 dB. De afscherming ligt in het UHF-gebied tot ongeveer 6dB boven de afscherming van het bekende scheidingsorgaan volgens fig. 1. Als geheel is door 5 de constructie volgens de uitvinding een eenvoudig en goedkoop capacitief scheidingsorgaan verkregen met over een zeer grote bandbreedte gunstige elektrische waarden.

De toepassing van chip-condensatoren volgens conclusie 2, die geen aansluitdraden, maar verzilverde soldeer-10 aansluitvlakken hebben, is bijzonder gunstig, omdat door het solderen gelijktijdig het elektrische contact zonder storende toevoerinductiviteiten en een voldoende stevige mechanische verbinding van de binnen- en buitengeleidercontactstukken wordt bereikt.

15 Bovendien kan door toepassing van een ringconden- sator volgens conclusie 3 een nog eenvoudigere montage en betere afscherming, alsmede een homogenere veldverdeling worden bereikt.

Met behulp van de ene bij de uitvoering volgens 20 conclusie 4 aangebrachte afstandsring kan een beschadiging van de kransvormig aangebrachte buitengeleidercondensatoren resp. van de ringcondensator door de bij het samenschroeven van het scheidingsorgaan optredende axiale druk van de buitengeleiders van de stekerdelen op bijzonder eenvoudige 25 wijze betrouwbaar worden vermeden.

Een zuiver, ook voor hoge frequenties geschikt contact tussen de buitengeleiderdelen van de stekerdelen en het buitengeleidercontactstuk wordt verkregen door een uitvoering volgens conclusie 5 van het scheidingsorgaan volgens 30 de uitvinding.

Bij een opstelling van de veercontactelementen volgens conclusie 6 kunnen deze zijn uitgevoerd als golf- resp. lamelveerschijven of ook als ringen uit litzendraad of koper-gaas. De veerschijven verschaffen op een aantal plaatsen 35 contact en compenseren bovendien lengteverschillen door niet nauwkeurig parallelle contactvormende vlakken.

Nog grotere langstoleranties en bijgevolg goedkopere onderdelen zijn mogelijk met de in conclusie 7 aangegeven uitvoering van de veercontactelementen, diebijvoorbeeld zijn 40 uitgevoerd als gebruikelijke afzonderlijke veerbussen. De 8401334 - ^ - 4 - buitengeleidercontactstukken kunnen echter ook zelf door langssleuven, welving van de resterende langsribben buitenwaarts en keuze van een materiaal met geschikte veereigen-schappen als contacten dienen.

5 Een uitvoering van het scheidingsorgaan volgens de uitvinding overeenkomstig conclusie 8 waarborgt met eenvoudige middelen de gewenste positie van het binnen- en buiten-geleidercontactstuk symmetrisch ten opzichte van het radiale middenvlak en daarmede ook een minimale lengte van deze on-10 derdelen.

Voor het buitengeleidercontactstuk is het bijzonder doelmatig elke ringvormige ribbe volgens conclusie 9 dubbel te benutten.

Met behulp van de bij een uitvoering volgens con-15 clusie 10 aangebrachte schroef is op eenvoudige wijze gelijktijdig een borgen van het gemonteerde scheidingsorgaan en de bevestiging van een zadel voor de montage en eventueel voor het verbinden van de buitengeleider met de huisaarde mogelijk.

De uitvinding wordt hierna nader toegelicht aan 20 de hand van de fig. 2 en 3, waarin respectievelijk een gedeeltelijk in doorsnede uitgevoerd zij-aanzicht en een radiale doorsnede van een uitvoeringsvorm van het capacitieve scheidingsorgaan volgens de uitvinding is weergegeven.

Het capacitieve scheidingsorgaan is voorzien van 25 twee op gelijke wijze uitgevoerde coaxiale stekerdelen 2, 3, die door middel van een als greephuls uitgevoerde wartelmoer 1 uit isolatiemateriaal met elkaar verschroefbaar zijn en waarvan de elk in een steunschijf 4, 5 geïsoleerd ondersteunde binnengeleiders 6, 7 evenals de lengte en de binnenomtrek 30 van de beide als êën geheel uitgevoerde buitengeleiderdelen 8, 9 identiek en ten opzichte van het radiale middenvlak A-B symmetrisch zijn uitgevoerd.

De binnengeleiders 6, 7 zijn elk aan weerszijden als bus uitgevoerd, waarbij de beide binnenste voor hoge 35 frequenties met elkaar zijn verbonden via een binnengelei-dercontactstuk 10. Het binnengeleidercontactstuk 10 bestaat uit twee identieke pendelen 11, waarvan de naar elkaar toegekeerde uiteinden zijn uitgevoerd als soldeerschotels 12 met een van een sleuf voorzien uitsteeksel 13 en door een 40 daarin met verzilverde aansluitingen 14 gesoldeerde chip-con- 8401334 - 5 - ** - * densator 15 vast en axiaal met elkaar in lijn liggend zijn samengevoegd. De buiteneinden van de pendelen 11 zijn voor het eenvoudig en betrouwbaar invoeren in de bussen opgenomen; voor een ten opzichte van het radiale middenvlak A-B symme-5 trische ligging zorgt een bij gemonteerde tussensteker juist tegen de busrand aanliggende ringvormige ribbe 16.

De buitengeleiderdelen 8, 9 van de stekerdelen 2, 3 zijn voor hoge frequenties met elkaar verbonden via een contact-veerbus 17 en een hierin steekbaar buitengeleidercontactstuk 10 18. Het buitengeleidercontactstuk 18 bestaat uit twee identieke stekerhulzen 19 met een naar buiten uitstekende ringvormige ribbe 20, tussen de naar elkaar toegekeerde kopvlakken waarvan een krans van over de omtrek gelijkmatig verdeelde chip-condensatoren 21 is gesoldeerd. Bij gemonteerd scheidingsor-15 gaan liggen deze symmetrisch ten opzichte van het radiale middenvlak A-B.

De beschreven onderdelen hebben zodanige afmetingen, dat een nagenoeg coaxiale uitvoering van het capacitieve scheidingsorgaan over de gehele lengte hiervan en zonder om-20 wegen voor de hoogfrequentstroom mogelijk is. Hierdoor worden tezamen met de eenvoudige en symmetrische constructie een eenvoudige en goedkope fabricage en montage en de reeds genoemde, zeer goede elektrische waarden bereikt.

Tussen de inwendige kopvlakken van de buitenge-25 leiderdelen 8, 9 is buiten de krans van condensatoren 21 een afstandsring 22 uit isolatiemateriaal geplaatst, die de door de wartelmoer 1 bij het samenschroeven van het capacitieve scheidingsorgaan optredende langsdruk opneemt en op deze wijze de condensatoren 21 effectief tegen beschadigingen 30 beschermt. Het capacitieve scheidingsorgaan is berekend voor een doorslagspanning van 3 kV. Hiertoe zijn de condensatoren 15, 21, alsmede de aansluitende delen van het binnen- en het buitengeleidercontactstuk bekleed met een laag 23 uit hoog-spanningsisolatielak. Uiteraard zouden deze condensatoren en 35 de genoemde delen ook in isolatielak kunnen zijn gegoten, waarbij het doelmatig is wanneer voor het buitengeleidercontactstuk de afstandsring tevens is uitgevoerd als een de gietmassa opnemende pot.

Een schroef 24 dient voor het bevestigen en borgen 40 8401334 . v ^ - 6 - van het capacitieve scheidingsorgaan in de gemonteerde toestand en voor het bevestigen van een montagebeugel 25, die tevens het buitengeleiderdeel 8 galvanisch verbindt met de huisaarde. Als beveiliging tegen draaien voor het buitenge-5 leiderdeel 9 is een tussen corresponderende uitsteeksels van dit buitengeleiderdeel en van de wartelmoer 1 liggende rubber ring 26 aangebracht.

8401334

Claims (10)

1. Als tussensteker met twee door een schroefhuls aan elkaar bevestigbare coaxiale stekerdelen voor het verbinden van twee coaxiale hoogfrequentleidingen uitgevoerd capacitief scheidingsorgaan, waarbij voor de galvanische 5 scheiding de binnengeleiders van de stekerdelen via een condensator en de buitengeleiders hiervan via een krans van ringvormig aangebrachte condensatoren met elkaar zijn verbonden, met het kenmerk, dat de stekerdelen (2, 3) elk door een daarvan gescheiden binnen- (10) en bui-10 tengeleidercontactstuk (18) verbindbaar zijn, die over hun totale lengte onderling een ongeveer constante diameter-verhouding vertonen en elk bestaan uit twee, via de condensator (15) resp. de krans van condensatoren (21) vast met elkaar verbonden, ten opzichte van hun radiale middenvlak 15 (A-B) symmetrisch uitgevoerde delen (11, 19).

2. Capacitief scheidingsorgaan volgens conclusie 1, methet kenmerk, dat de condensatoren (15, 21) zijn uitgevoerd als chip-condensatoren en tussen tegenover elkaar liggende kopvlakken van de delen (11,19) of hier- 20 van uitstekende ringvormige ribben (20) zijn gesoldeerd.

3. Capacitief scheidingsorgaan volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de buitenste condensatoren (21) zijn samengevoegd tot een gesloten ringcondensator.

4. Capacitief scheidingsorgaan volgens één der con-25 clusies 1-3, met het kenmerk, dat tussen de inwendige kopvlakken van de buitengeleiderdelen (8, 9) van de stekerdelen (2, 3) of de delen (19) van het buiten-geleidercontactstuk (18) een afstandsring (22) uit soldeer-bestendig isolatiemateriaal is aangebracht, waarvan de 30 lengte iets groter is dan de uitwendige afstand van de ringvormige ribben (20) resp. de afstand tussen de naar elkaar toegekeerde kopvlakken van de delen (19) van het buitengeleidercontactstuk (18) .

5. Capacitief scheidingsorgaan volgens één der con-35 clusies 1-4, met het kenmerk, dat de beide delen (19) van het buitengeleidercontactstuk (18) en de buitengeleiderdelen (8, 9) van de stekerdelen (2, 3) elk via een veercontactelement (17) verbindbaar zijn. 8401334 - 8 -

6. Capacitief scheidingsorgaan volgens conclusie 5, •met het kenmerk, dat de veercontactelementen zijn aangebracht tussen tegenover elkaar liggende kopvlakken van de delen (19) van het buitengeleidercontactstuk (18) en de 5 buitengeleiderdelen (8,9) van de stekerdelen (2, 3).

7. Capacitief scheidingsorgaan volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat de veercontactelementen (17) zijn aangebracht tussen de buitenste mantelvlakken van de delen (19) van het buitengeleidercontactstuk (18) en de bin- 10 nenvlakken van de buitengeleiderdelen (8, 9) van de stekerdelen (2, 3) .

8. Capacitief scheidingsorgaan volgens één der conclusies 1-7, met het kenmerk, dat de pendelen (11) van het binnengeleidercontactstuk en voor zover nodig de 15 delen (19) van het buitengeleidercontactstuk (18) elk een ringvormige rand (16, 20) bezitten, die bij gemonteerde tus-sensteker op geringe afstand tegenover het inwendige kopvlak van de betreffende binnengeleider (6, 7) resp. buitengelei-derdeel (8, 9) liggen.

9. Capacitief scheidingsorgaan volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat de ringvormige ribben (20) van het buitengeleidercontactstuk (18) tevens de sol-deervlakken voor de condensatoren (21) vormen.

10. Capacitief scheidingsorgaan volgens één der con- 25 clusies 1-9, met het kenmerk, dat voor de bevestiging en borging in de gemonteerde toestand een schroef (24) is aangebracht, die tevens dient voor het bevestigen van een zadel (25). 8401334