[0001] Die Erfindung betrifft eine Flanschverbindung für rechteckige Hohlleiterrohre.
[0002] Hohlleiter werden zur Übertragung von hochfrequenten elektromagnetischen Wellen mit
Frequenzen grösser 1 GHz verwendet. Für längere Ubertragungsstrecken müssen mehrere
Hohlleiterrohre miteinander verbunden werden. Die einfachste Verbindung ist das luftspaltfreie
Anflanschen der Rohre. Die Flansche sind Platten mit Schraubdurchführungen. Für die
Verbindung zweier Hohlleiter werden diese Flansche fluchtend aufeinandergelegt und
mit Schrauben fest verbunden.
[0003] Eine weitere Möglichkeit ist die "choke-flange" Verbindung, bei der sich die Rohre
selbst nicht berühren, bei der sich aber die Flansche aussen berühren, und innen eine
Ausnehmung der Dicke d,die klein gegenüber der Wellenlänge Ä ist, aufweisen. Für die
Herstellung der Verbindung sind zwei λ/4-Leitungen notwendig. Die Flansche sind rund
und bilden die beiden Leitungen durch eine kreisförmige Nut in einem Flansch und durch
den Abstand d zwischen den beiden Flanschen. Die beiden Ä/4-Leitungen stehen senkrecht
aufeinander. Solche Flanschverbindungen werden in der Raumfahrt eingesetzt, wenn Antennen
fernbedient ausgefahren werden müssen.
[0004] Während des Fluges sind die einzelnen Hohlleiter zusammengefaltet. Zum Betrieb im
Orbit werden sie aneinandergeklappt.
[0005] Nachteilig ist die grosse Bauhöhe der runden Flansche, die ein Zusammenfalten der
einzelnen Hohlleiter auf engstem Raum nicht erlaubt, sowie ihr durch die Grösse bedingtes
relativ hohes Gewicht. Gerade in der Raumfahrt sind aber Bauteile gefordert, die ein
geringes Gewicht haben und auf kleinstem Raum verstaubar sind.
[0006] Aus der GB-PS 844 856 sind Flanschverbindungen bekannt, die einen rechteckförmigen
Querschnitt aufweisen, wobei das eine Flanschstück mit Ä/4-Leitungen versehen ist,
die als beiderseits der Hohlleiterbreitseiten in die Stirnfläche des Flanschstückes
eingelassene und parallel zu den Hohlleiterbreitseiten verlaufende Nuten/ausgebildet
sind, deren sich in axialer Richtung der Hohlleiter erstreckenden Nuttiefe A/4 beträgt.
Die Stirnfläche des gleichen Flanschstückes ist jeweils im gesamten sich über die
Flanschbreite erstreckenden der Bereich zwischen dem Hohlleiter nächstliegenden Nutkante
und der breiten Hohlleiterinnenkante mit einer Ausnehmung geringer Tiefe versehen,
die bei in der Trennebene der Hohlleiterschmalseite dichtanliegendem Gegenflansch
einen Spalt der Länge X/4 bildet, der sich in dem durch die
Nut gebildeten Spalt der Länge λ/4 fortsetzt.
[0007] Nachteilig ist die immer noch relativ grosse Bauhöhe der Flansche, sowie die Erfordernis
eines exakten Aneinanderliegens, die eine ebenso exakte Führung in den Scharnieren
erfordert.
[0008] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Flanschverbindung für rechteckige
Hohlleiterrohre zu schaffen, die gute Übertragungseigenschaften hat, leicht ist, einfach
handzuhaben ist und ein kompaktes Verstauen der Hohlleiter durch geringe Querschnittsabmessungen
erlaubt.
[0009] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss gelöst durch eine Flanschverbindung mit den im
Patentanspruch genannten Merkmalen.
[0010] Vorteilhaft an der Erfindung ist die geringe Bauhöhe, die ein kompaktes Zusammenklappen
der einzelnen Rohre ermöglicht, die guten Übertragungseigenschaften (Dämpfung < 0,05
dB bei C-Band Hohlleitern) und die volle Funktionsfähigkeit auch bei unexaktem Aneinanderklappen
( Δd ≈ 0,1 mm).
[0011] Die Erfindung wird anhand zweier Figuren näher erklärt:
Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemässe Flanschverbindung im Schnitt,
Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf einen Flansch.
[0012] Die Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemässe Flanschverbindung im Schnitt von der Schmalseite
aus gesehen. Sie verbindet die beiden rechteckigen Hohlleiterrohre 1 und 2, die die
Schmalseitenbreite b besitzen, über die beiden Flansche 3 und 4. Die parallel zur
Hohlleitertrennebene T ausgerichteten Stirnflächen 6 und 7 liegen sich im Betrieb
im Abstand d, der klein gegenüber der Wellenlänge ist, gegenüber. Die Flansche berühren
sich auch aussen nicht. Die zur Kurzschlußtransformation nötigen beiden A/4-Leitungen
werden von der nutförmigen Aussparung 5 und dem Spalt 8 gebildet. Durch die erste
λ/4-Leitung 5 wird ein Kurzschluß in einen Leerlauf transformiert (Leitung mit hohem
Wellenwiderstand). Die zweite A/4-Leitung 8 tranformiert den Leerlauf in einen Kurzschluß
(Leitung mit kleinem Wellenwiderstand).
[0013] Die Abstandshalterung erfolgt auf bekannte Weise im Scharnier (nicht gezeigt) oder
durch Anschläge ausserhalb des Flansches. Durch die hier gewählte Bauart wird die
Gesamthöhe des Flansches minimal, die Rohre können zum Transport mittels eines hier
nicht gezeigten Scharniers eng aufeinandergeklappt-werden. Die Schmalseiten des Flansches
erhalten keine spezielle Form. Der dort auftretende Schlitz 5, 8 beeinflusst das Feld
nicht.
[0014] Die Steigung der Schrägen 9 und 10 wird so gewählt, dass ein Klappen der Hohlleiter
aus dem verpackten Zustand in den betriebsbereiten Zustand möglich ist und die Höhe
der gesamten Anordnung minimal ist.
[0015] Die Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf die Stirnseite des Flansches 3 mit dem Rohr
1 (schwarz eingezeichnet), den Schrägen 9, den Nuten 5 und den äusseren Nutkanten
11.
1. Flanschverbindung mit rechteckigem Querschnitt für rechteckige Hohlleiterrohe,
wobei das eine Flanschstück mit A/4-Leitungen versehen ist, die als beiderseits der
Hohlleiterbreitseiten in die Stirnfläche des Flanschstückes eingelassene und parallel
zu den Hohlleiterbreitseiten verlaufende Nuten ausgebildet sind, deren sich in axialer
Richtung der Hohlleiter erstreckende Nuttiefe A/4 beträgt und die anderen λ/4-Leitungen
durch Spalte zwischen den Stirnflächen der Flanschstücke gebildet werden, die sich
jeweils im gesamten sich über die Flanschbreite erstreckenden Bereich zwischen der
dem Hohlleiter nächstliegenden Nutkante und der breiten Hohlleiterinnen- kante bilden,
wenn die Flanschstückerichtig positioniert sind, dadurch gekennzeichnet, dass die
Ebenen (9) der Stirnflächen des Flanschstückes (3) im Bereich der Spalte (8) und die
Hohlleitertrennebene (T) einen spitzen Winkel derart einschliessen, dass die Querschnittsabmessung
des Flanschstückes (3) in Richtung der Hohlleiterschmalseite mit wachsendem Abstand
der Querschnittsebene von der Hohlleitertrennebene (T) beiderseits der Hohlleiterachse
(A) gleichmässig zunimmt, dass ein entsprechend spiegelsymmetrisch ausgebildetes Gegenflanschstück
(4) vorgesehen ist, und dass sich die Flansche (3, 4) in Betriebsstellung nicht berühren,
sondern ein Spalt definierter Breite (d) zwischen den parallel zur Hohlleitertrennebene
(T) ausgerichteten inneren Stirnflächenteilen (6, 7) beider Flanschstücke (3, 4) und
zwischen den äusseren Nutkanten (11) und dem Gegenflansch (4) verbleibt.
