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Konzentrische luftraumisolierte kapazitätsarme Leitung mit mindestens
einem. um den Innenleiter in offenen Schraubenwindungen gewickelten, aus formfesten
Isolierstoffen bestehenden Abstandhalter . Die Erfindung betrifft konzentrische
lufträumisolierte Leitungen und bezweckt -die Erzielung extrem niedriger Kapazitätswerte.
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In der Ferumeldekabeltechnik ist es bekannt und gebräuchlich, die
Leiter zur Bildung einer Luftraumisolation einzeln mit einem oder mehreren faden-
bzw. kordelförmigen Abstandhaltern in offenen Schraubenwindungen fest zu umwickeln.
Diese Art der Luftraumisolation, die im allgemeinen mit Kordelluftraumisolatiän
bezeichnet wird, hat zwar den Vorteil einer großen Widerstandsfähigkeit gegen mechanische
Beanspruchungen, doch ist die Kapazität der Leitung infolge der ;großen Auflagefläche
des Abstandhalters auf ;dem Leiter noch verhältnismäßig groß. Aus diesem Grunde
hat man bei der Herstellung konzentrischer Hochfrequenzleitungen, bei denen sehr
niedrige Kapazitätswerte erwünscht sind, danach gestrebt, den Abstandhalter selbst
als luftraumhaltiges Gebilde auszuführen, möglichst derart, daß die Berührungsfläche
zwischen dem Leiter und dem Abstandhalter klein .ist. Ein Vorschlag läuft beispielsweise
darauf hinaus, als Ab-
standhalter eine sogenannte Kombinationskordel zu verwenden,
die vorteilhaft aus zwei Fäden besteht, von ,denen der eine um den anderen in offenen
Windungen gewickelt ist. Auf diese Weise erreicht man, daß der Abstandhalter den
Leiter nur in Abständen punktförmig berührt. Ferner ist es -bekanntgeworden, den
Abstandhalter als selbsttragende Wendel aus Polystyrol oder ähnlichen Werkstoffen
auszubilden, -wobei die Wendel wie beider Kordelluftraumisolation in offenen Windungen
tun !den Leiter gewickelt wird, so daß die Achse der selbsttragenden Wendel um,den
Leiter eine Schraubenlinie beschreibt. Eine @derartige Wendel berührt den Leiter
zwar auch nur in. Abständen punktförmig, jedoch kann sie bei mechanischen Beanspruchungen
der Leitungen sehr leicht zerdrückt werden, da die zwischen dem Außenleiter und
Innenleiter auftretenden Drecke sich in voller Stärke auf die Wendel auswirken.
Im Zusammenhang mit dieser letzteren Art der Luftraumisolation ist vorgeschlagen
worden, den in Form einer selbsttragenden Wendel ausgebildeten Abstandhalter nicht
unmittelbar um .den Leiter zu wickeln, sondern auf dem Leiter zunächst dünne, fadenförmige
Ab= standhalter aufzubringen und erst darauf unter Zwischenfügung einer geschlossenen
Isolierstoffbandwicklung den wendelförmigen Abstandhalter. Auch hierbei verläuft
die Achse .der selbsttragenden Wendel um den Leiter in Form einer Schraubenlinie.
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Allen genannten Ausführungen der Luftraumisolation, gleichgültig,-
ob als Abstandhalter normale Kordeln, Kombinationskordeln oder selbsttragende Wendeln
verwendet werden, ist gemeinsam, daß oder Leiter durch die um ihn gewickelten Abstandhalter-
eine feste
Lage einnimmt, so daßl bei Biegungen oder anderen mechanischen
Beanspruchungen des Kabels !bzw. der Leitung kenne' Kapazitätsänderungen und damit
keine Wellenwiderstandsschwankungen eintreten können, die besonders bei Fernmeldekabeln
zur überbrükkung großer Entfernungen störend sind. Im Gegensatz hierzu verfolgt
die Erfindung ausschließlich den Zweck, bei kapazitätsarmen Leitungen, wie Antennenzuleitungen
o. dgl., unter Verzicht auf Kapazitäts- und Wellenwi.derstandssymmetrie extrem kleine
Kapazitätswerte zu erzielen.
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Gemäß der Erfindung wind bei einer konzentrischen tuftraumisolierten
kapazitäisarmen Leitung mit mindestens einem um den Innenleiter in offenen Schraubenwindungen
gewickelten, aus formfesten Isolierstoffen bestehenden Abstandhalter der innere
Durchmesser der selbsttragend ausgebildeten Abstandhalterwicklung, deren Achse zumindest
angenähert mit der Leiterachse zusammenfällt, größer als der Durchmesser des Innenleiters
gemacht, so daß der Leiter innerhalb der Abstandhalterwicklung locker liegt.
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Eine derartige Ausführung unterscheidet sich von .der bekannten, durch
eine selbsttragende Wendel gebildeten Luftraurnisolation konstruktiv bzw. aufbaumäßig
in zweifacher Hinsicht, erstens .dadurch, daß die Achse der selbsttragenden Abstandhalterwicklung
mit der Achse des Innenleiters zumindest angenähert zusammenfällt, und zweitens
durch die lockere Lagerung des Leiters. Die erfindungsgemäß ausgebildete Luftraumisolation
hat zunächst Iden allgemeinen Vorteil, daß der Abstandhalter den Leiter nur in Abständen
punktförmig berührt und sich somit extrem kleine Kapazitätswerte ergeben; ohne verschiedene
den um den Leiter gewickelten selbsttragenden Wendeln anhaftenden Nachteile in Kauf
nehmen zu müssen. Während bei der bekannten, um den Leiter gewickelten Wendel die
zwischen dem Außen-und Innenleiter auftretenden Drücke sich in voller Stärke auf
die Wendel auswirken, verteilen sich bei der neuen Ausführung die bei Druckbeanspruchungen
auftretenden Druckkräfte auf eine größere Länge. Ferner bildet bei der neuen Ausführung-,der
innerhalb .der selbsttragenden Abstandhalterwicklung locker gelagerte Leiter eine
'innere Stütze gegen Druckbeanspruchungen und sichert die Abstandhalterwicklung
gegen ein völliges Zerdrücken. Ein weiterer Unterschied zugunsten der Ausführung
gemäß der Erfindung ergibt sich dadurch, daß der innerhalb der selbsttragenden Abstandhalterwicklung
locker gelagerte Leiter infolge seiner natürlichen Krümmung den Abstandhalter in
größeren Abständen als den Windungsabstand berührt, während bei einer um den Leiter
gewickelten Wendel jede Windung fest an den Leiter heranggdrückt wird. Die Entfernung
der .Berührungspunkte zwischen der Ab-.siandhalterwicklung und dem Leiter kann noch
dadurch vergrößert werden, daß inan den Leiter in geringem, in bezug auf die elektrischen
noch unschädlichem Maße-wellt. Andererseits hat die lockere Anordnung des Innenleiters
gegenüber der üblichen Kordelluftraumisolation, bei ider der Abstandhalter fest
um den Leiter gewickelt ist, außer der stark herabgesetzten Kapazität die Vorteile,
daß die Abstandhalterwicklung bei Tordierungen -des Kabels geringeren mechanischen
Beanspruchungen unterworfen ist ,und ,daß der Innenleiter bei den durch Temperaturschwankungen
bedingten Längenänderungen genügend Bewegungsfreiheit hat.
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Die selbsttragende Ausbildung der Abstandhalterwicklung erfolgt in
bekannter Weise durch Verwendung formfester Isolierstoffe, durch Wahl einer genügend
kleinen Ganghöhe und durch entsprechende Bemessung. Ebenso kann -die Aufbringung
des Abstandhalters auf den Leiter mit an sich bekannten Mitteln bzw. nach an sich
bekannten Verfahren erfolgen, z. B. ,durch Wickeln des Abstandhalters um einen Hohldorn,
durch den der Leiter hindurchgeführt wird. Ferner kann die selbsttragende Abstandhalterwicklung
in bekannter Weise für sich hergestellt und .der Leiter nachträglich in -die Abstandhalterwicklung
eingezogen werden.
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Die bei der erfindungsgemäß ausgebildeten Luftraumisolation sich stellen-
oder streckenweise ergebende Exzentrizität des Innenleiters ist .bei den erfindungsgemäß
behandelten kapazitätsarmen Leitungen -deshalb ohne Belang, weil über der Luftraumisölation
ein Außenleiter bzw. Schirm angeordnet ist, so daß die Größe der Kapazität im wesentlichen
durch den Durchmesser des Außenleiters und des Innenleiters sowie durch die wirksame
Dielektrizitätskonstante bestimmt ist. Berechnungen und Messungen haben gezeigt,
- daß. in gewissen Grenzen liegende Abweichungen des Innenleiters von der Mittellage
nur sehr kleine Kapazitätsveränderungen zur Folge haben. Um die durch die Exzentrizität
des Innenleiters bedingten Kapazitätsänderungen in noch zulässigen Grenzen zu halten,
ist es vorteilhaft, die Abstandhalterwicklung in bezug auf den Leiterdurchmesser
so zu bemessen, daß der innere Durchmesser der Abstandhalterwicklung nur bis 50
010, vorzugsweise io bis 4.0 0Jo größer als der Leiterdurchmesser ist. Im allgemeinen
wird es zweckmäßig sein, die gesamte Luftraumisolation des Leiters aus mehreren,
vorzugsweise
aus zwei Abstandhalterlagen aufzubauen,-wobei lediglich: die innere Abstandhalterlage
gemäß der Erfindung ausgebildet wird. Dies hat den Vorteil, daß die innenliegende
Abstandhalterwicklung aus einem verhältnismäßig dünnen Faden hergestellt werden
kann, was einerseits eine erleichterte Herstellung und anderseits .eine kleinere
Kapazität zur Folge hat.
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Als formfeste Isolierstoffe für die Abstandhalterwicklung werden vorteilhaft
Zellulosederivate . oder geeignete Isolierstoffe der Gruppe der Polyvinylverbindungen,
z. B. Polystyrol, benutzt. Für den Fall der Verwendung des luftraumisolierten Leiters
für Hochfrequenzkabel ist die Verwendung von biegsamen Polystyrolfäden zweckmäßig,
die durch ein Reckverfahren im plastischen Zustand des Materials biegsam gemacht
sind.
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In den Figuren sind drei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
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Bei dem in der Fig. i gezeigten konzentrischen kapazitätsarmen Kabel
ist um den Innenleiter io der aus formfesten Isolierstoffen, z. B. aus Polystyrol,
bestehende Faden ii in offenen Schraubenwindungen gewickelt, im Gegensatz zu der
bekannten Kordelluftraumisolation jedoch derart, daß sich durch Wahl einer kleinen
Ganghöhe eine selbsttragende und in gewissen Grenzen druckfeste Abstaridhalterwicklung
ergibt, deren innerer Durchmesser größer als der Druchmesser des Leiters io ist.
Die Abstandhalterwicklung wird von der geschlossenen Isolierstoffbändwicklung 12
eingeschlossen. Hierüber sind der aus gut leitenden Bändern bestehende Außenleiter
13, die offene Bandwicklung 14, die geschlossene Isolierstoffbandwicklung 15 und
der wasserdichte Kabelmantel 16 angeordnet. Da der für die Abstandhalterwicklung
14 benutzte Faden i i eine bestimmte Stärke nicht überschreiten darf, kommt diese
Art der Luftraumisolation insbesondere für dünnere konzentrische Kabel in Betracht.
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Nach der Fig.2 wird um den Leiter 2o der Abstandhalter 2i in offenen
Schraubenwindungen gewickelt, der aus dem zentral liegenden Faden 22 und dem in
offenen Schraubenwindungen gewickelten Fäden 23 besteht. Der Abstandhalter 21 ist
derart zu einer offenen Abstandhalterwicklung gewickelt, daß diese in sich selbsttragend
ist und den Leiter 2o locker umgibt. Es ist also der innere Durchmesser der Abstandhalterwicklung
größer als der Leiterdurchmesser, und zwar vorzugsweise um etwa io bis 40 °/o. Die
Fäden 22 und 23 bestehen vorteilhaft aus Polystyrol. Der Faden 22 kann ein Einfachfaden
oder ein Mehrfachfaden sein, z. B. ein aus mehreren dünnen Fäden bestehendes Seil.
Über der Abstandhalterwicklung 2i sind der Reihe nach die geschlossene Isolierstoffbandwicklung
24, der aus gut leitenden Bändern bestehende Außenleiter 25; die zum Zusammenhalten
der Außenleiterbänder dienender offene Bandwicklung '26, die geschlossene Isolierstoffbandwicklung
27 und der wasserdichte Kabelmantel28 angeordnet. , Die Fig.3 zeigt ein Ausführungsbeispiel,
bei der die gesamte Luftraumisolation des Leiters in zwei Abstandhalterlagen aufgeteilt
ist. Um den Leiter 3o ist zunächst die aus einem Faden bestehende Abstandhalterwicklung
31 angeordnet, deren innerer Durchmesser im Sinne der Erfindung größer als der Leiterdurchmesser
ist. Die Abstandhalterwicklung ist durch Verwendung geeigneter Isolierstoffe und
geeigneter Bemessung so ausgebildet, daß sich eine selbsttragende und genügend druckfeste
Abstandhalterwicklung ergibt, um über der Abstandhalterwicklung die weiteren Isolationsschichten
aufbringen zu können. Nach dem' in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiel ist
über der Abstandhalterwicklung zunächst eine geschlossene Isolierstoffbandwicklung
32 angeordnet. Die zweite Abstandhalterlage 'wird durch den - in offenen Schraubenwindungen
gewickelten Äbstandhalter 33 gebildet, über der eine geschlossene Isolierstoffbandwicklung
34 angeordnet ist. Bei Verwendung des Kabels für die Hochfrequenzübertragung werden
vorteilhaft die Abstandhalter 31 und 33 sowie die Isolierstoffbandwickfungen 32
und 34 aus für Hochfrequenz hochwertigen - Isolierstoffen hergestellt, z. B. aus
Polystyrol. Der Abstandhalter-33 ist in dem dargestellten Fall als' Isolierstoffseil
ausgebildet; er kann aber auch in anderer an sich bekannter Weise ausgeführt werden,
z. B. als wendelförmige Fadenwicklung aus formfesten Isolierstoffen. Über der Bandwicklung
34 liegen der Außenleiter 35', die offene Bandwicklung 36, die geschlossene Isolierstoffbandwicklung
37 und der wasserdichte Kabelmantel 38.
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Die 'Figuren zeigen die Anwendung der Erfindung für Hochfrequenzkabel
mit einer einzigen konzentrischen kapazitätsarmen Leitung. Die Erfindung ist selbstverständlich
auch anwendbar für Hochfrequenzkabel mit mehreren konzentrischen kapazitätsarmen
Leitungen. - -