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Ausgleichsglied für Längenänderungen bei Hohlleitern Die Erfindung
bezieht sich auf ein Ausgleichsglied für Längenänderungen bei Hohlleitem mit kreisförmigem
Querschnitt, bestehend aus abwechselnd aneinandergereihten Metallringen und in axialer
Richtung federnden Zwischenringen, die, in einem starren Gleitzylinder angeordnet
sind. In Hohlleiterstrecken treten bei Temperaturunterschieden, die durch verschieden
starke Wärmeeinflüsse der Jahreszeiten bedingt sind, beträchtliche Längenunterschiede
auf. Die Längenänderungen liegen in der Größenordnung von etwa 10 cm/km,
wenn man die Leitungen etwa 1 m tief im Erdreich verlegt und Temperaturunterschiede
zugrunde legt, wie sie in dieser Tiefe in den Sommer-und Winterzeiten auftreten.
Für eine geschlossene Strecke, die # aus einzelnen Rohrlängen- zusammengesetzt ist,
muß also ein Längenausgleich möglich sein, wenn man nicht analog den zusammengeschweißten
Eisenbahnschienen die auftretenden thermischen Kräfte mittels fester Einspannstellen
durch Gegendruck ausgleicht.
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Die hierfür notwendigen Verankerungen würden aber sehr kostspielig
sein. Außer den in der Erde verlegten Leitungen kommen aber auch solche, die im
Freien verlegt werden müssen, vor. Für diese Leitungen sind Elemente, die eine Längenänderung
auszugleichen imstande sind, unerläßlich.
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Es sind Längenausgleichseleinente für koaxiale Leitungen bekannt,
bei denen der Durchmesser des Außenleiters sprunghaft längs eines gegen die Wellenlänge
kurzen Abschnittes wesentlich vergrößert ist. Die zur Ausbreitungsrichtung der Leitung
senkrecht stehenden Wände des Ausgleichselementes wirken gewissermaßen als Membran.
Diese Ausgleichselemente stellen aber eine erhebliche Störung eines Leitungszuges
dar und erfordern daher eine besondere Kompensation des Störeffektes.
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Es ist bereits ein flexibler Hohlleiter bekannt, der aus a#neinandergereihten
Hohlleiterabschnitten und dazwischenlie,genden elastischen Gliedern besteht. Der
Hohlleiter besitzt eine äußere Umhüllung aus elastischem Stoff und zwischen den
Hohlleiterabschnitten nach innen vorspringende Teile, welche die elastischen Glieder
bilden. Die Hohlleiterabschnitte können in der äußeren Umhüllung nicht gleiten,
weil die elastischen Zwischenglieder ein fester Bestandteil dieser Hülle sind. Ein
Quetschen der elastischen Glieder bewirkt auch ein Stauchen der äußeren Umhüllung.
Wegen der starken Beanspruchung dieser Umhüllung kann es nicht verhindert werden,
daß die einzelnen Hohlleiterabschnitte sich seitlich versetzen. Es ist ferner ein
flexibler Hohlleiter bekannt, der aus aneinandergereihten metallischen Ringen und
federnden Zwischenlagen besteht. Um die hintereinanderliegenden Ringe fixieren zu
können, sind Verbindungsstücke vorgesehen, die eine bewegliche Verbindung zwischen
benachbarten Ringen darstellen. Der Aufbau dieses bekannten Hohlleiters ist sehr
kompliziert. Es ist weiter ein Hohlleiterabschnitt mit einstellbarer Querschnittsverdrehung
bekannt. Er besteht aus einer Vielzahl von Scheiben, die unmittelbar aneinandergelegt
sind und dem gewünschten Hohlleiterquerschnitt entsprechende Aussparungen besitzen.
Die Gesamtheit der Scheiben ist in einem Zylinder drehbar gelagert. Ein Verschieben
der Scheiben in axialer Richtung ist nicht möglich.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, ein Hohlleiterelement
mit veränderbarer Längenausdehnung zu schaffen, bei dem eine exakte geometrische
Form des übertragungsweges auch dann erhalten bleibt, wenn das Ausgleichsglied in
seiner Längenausdehnung geändert wird; das Ausgleichsglied soll mechanisch stabil
und elektrisch sehr hochwertig sein.
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Das Ausgleichsglied nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,
daß die Metallringe und federnden Zwischenringe einen solchen äußeren Durchmesser
aufweisen, daß sie unmittelbar durch den Gleitzylinder und in diesem gleitend geführt
werden, und daß in dem Gleitzylinder gleitend gelagert und an die aneinandergereiliten
Metallringe und federnden Zwischenringe anschließend Hohlleiteranschlußstücke vorgesehen
sind. Die Metallringe und Zwischenringe können nur in axialer Richtung des Hohlleiterelementes
bewegt werden. Durch den stirnseitig auf die Ringe gerichteten mechanischen Druck
werden die federnden Zwischenringe zusammengepreßt,
ohne daß
die Metallringe seitlich ausweichen können. Die Hohlleiterstruktur in dem
Ausgleichsglied bleibt somit auch bei der größten Zusammenpressung erhalten. Das
Ausgleichsglied ist aber auch in elektrischer Hinsicht von besonderer Bedeutung,
weil es wegen seiner Ringfilterstruktur Eigenschaften besitzt, die sich auf die
Wellenübertragung günstig auswirken. So wirkt es insbesondere bei der Hft-Welle
als Wellenreiniger, weil es alle anderen Wellenmoden sehr stark dämpft.
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Die federnden Zwischenringe können aus elastischem, zusammendrückbarem
Stoff nüt guten oder schlechten Isoliereigenschaften, z. B. aus Gummi, Schaumgummi
odi. dgl. oder aus federndem, gewelltem Metall oder aus Metallwatte od. dgl., bestehen.
Den für die Zwischenringe benutzten Gummi bildet man vorteilhafterweise verlustbehaftet
aus, während man die Flächen des federnden Metalls mit die elektromagnetischen Wellen
dämpfenden Schichten insbesondere an den zur Achsrichtung des Hohlleiterelementes
senkrecht stehenden Flächen bedecken kann. Die Dicke der federnden Zwischenringe
wählt man insbesondere so, daß der axiale Abstand der Metallringe sehr klein ist
gegen die Wellenlänge der zu übertragenden ob-,ktromagnetischen Wellen. Man kann
ferner auch den die federnden Zwischenringe aufnehmenden Raum mit die elektromagnetischen
Wellen dämpfenden Schichten auskleiden. Die von den federnden Zwischenringen. bedeckten
Flächen der Metallringe kann man auch mit Ausnehmungen, Vertiefungen oder DurchbTechungen
versehen, um dem elastischen Material der federnden Zwischenringe insbesondere zusätzlichen
Ausweichraum beim Zusammendrücken zur Verfügung stellen zu können.
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Bei der vorgeschlagenen Ausbildung des Hohlleiterelementes kann ein
Längenausgleich durch Variation des axialen Druckes zustande kommen. Das Hohlleiterelement
besitzt in seinem unbelasteten Zustand einen solchen Aufbau, daß es die zu übertragenden
Wellen nur unwesentlich beeinflußt; dies wird dadurch erreicht, daß man den Abstand
der Metallringe untereinander sehr klein gegen die Wellenlänge wählt und die federnden
Ausgleichsteile durch Aufbringen von Dämpfungsschichten in die Lage versetzt, eindringende
elektromagnetische Wellen zu absorbieren. Wird nun das Ausgleichselement durch axialen
Druck zusammengepreßt, so. werden die Abstände zwischen den Metallringen noch kleiner,
so daß eine zusätzliche Beeinflussung der zu übertragenden Wellen ausgeschlossen
wird. Da die Metallringe und die federnden Zwischenringe als Stanzteile hergestellt
werden können und diese Teile ohne besondere Justiermaßnahmen in einem gut kalibrierten
Zentrierzylinder untergehracht werden können, kann das Ausgleichselement nach der
Erfindung sehr billig hergestellt werden. Als Hohlleiteranschlußstück kann auch
unmittelbar ein Hohlleiter benutzt werden, so daß das Ausgleichsglied praktisch
als Hohlleiterverbindungselement dient.
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Die Erfindung wird an Hand von Ausführungsbeispielen noch näher erläutert.
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Die Fig. 1 zeigt im Längsschnitt ein abwechselnd aus Meitallringen
1 und Gummiringen 2 bestehendes Ausgleichselement. Die Ringe sind in dem
Zentrierzylinder 3 untergebracht. Die Bohrung der Metallringe weist einen
Durchmessera auf, während die Bohrung der Gummiringe einen Durchmesser
d besitzt. Die Gummiringe dimensioniert man vorteilhafterweise so, daß bei
maximaler Zusammenpressung des Ausgleichselementes der Durchmesser der Gummiringe
und derjenige der Metallringe angenähert gleich wird. Die Gummiringe stellt man
vorteilhafterweise aus verlustbehaftetera Gummi her, damit keine frequenzabhängige
Beeinflussung, insbesondere der H"-Welle, durch eine Kurzschlußleitung auftritt,
die durch ein Metallring-paar 1 und durch den Zentrierzylinder
3 gebildet wird.
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In Fig. 2 ist eine Anordnung gezeigt, die aus MetaHringen 4 und dazwischen
angeordneten Ringen 5 aus federndem Metall bestehen. Die federnden Metallzwischenringe
bestehen beispielsweise aus ge-
wellten Blechscheiben. Zur Vermeiduno, einer
Störung durch eine kurzgeschlossene Stichleitung kann man auf den zur Achse senkrecht
stehenden Wänden der Metallringe eine Dämpfungsschicht 6 aufbringen.