[0001] Die Erfindung betrifft eine Hohlleiterarmatur zum Verbinden von zwei Hohlleitern,
insbesondere zum Verbinden eines Rechteckhohlleiters mit einem elliptischen Hohlleiter.
[0002] Im einfachsten Fall haben zwei zu verbindende Hohlleiter den gleichen Querschnitt
und passende Anschlußflansche, die miteinander verschraubbar sind. Zum Verbinden von
zwei Hohlleitern unterschiedlichen quadratischen oder rechteckigen Querschnitts werden
in der Regel Hohlleiterarmaturen eingesetzt, die transformierend wirken und gleichfalls
an beiden Enden mit z.B. verschraubbaren Flanschen ausgestattet sein können. Schwieriger
ist es, wenn (mindestens) einer der beiden Hohlleiter aus einem dünnwandigen Metallrohr
besteht, insbesondere wenn es sich dabei um einen der häufig eingesetzten, sogenannten
elliptischen Hohlleiter handelt, das heißt einen Hohlleiter mit näherungsweise elliptischem
Querschnitt und zur Erzielung einer gewissen Biegsamkeit mit schraubgewelltem Rohrmantel.
Das Verbinden mit einem Standardhohlleiter, z.B. einem Rechteckhohlleiter bzw. mit
der das transformierende Anpassungsstück bildenden Hohlleiterarmatur ist dann eine
nur von geschultem Personal durchführbare, zeitraubende Arbeit, die zur Erzielung
einer hochwertigen, d.h. reflexionsarmen Verbindung den Einsatz spezieller und teuerer
Bördelmaschinen und viele Montageschritte erfordert.
[0003] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hohlleiterarmatur zu schaffen, die
sich mit einfachen Mitteln und geringem Aufwand mit einem Hohlleiter, der einen nichtrechteckigen
und insbesondere einen ellipsenähnlichen Querschnitt hat, verbinden läßt und dabei
gewährleistet, daß die hergestellte Verbindung sehr reflexions- und intermodulationsarm
ist.
[0004] Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Armatur zumindest an ihrem
einen Ende leitend mit dem ersten Abschnitt einer Hülse verbunden ist, deren zweiter
Abschnitt zur Aufnahme des Endbereichs des anzuschließenden Hohlleiters bestimmt ist
und die zumindest in diesem zweiten Abschnitt durch schmale, kapillar wirkende, axiale
Schlitze in radial federnde Lamellen unterteilt ist, welche nach dem Einschieben des
Hohlleiters mindestens bereichsweise gegen dessen Außenwandung anliegen, und daß die
Innenwand mindestens des zweiten Abschnittes der Hülse zur Aufnahme mindestens eines
Lotdepots ausgebildet ist.
[0005] Vor oder nach dem Anbringen des Lotdepots braucht der Hohlleiter, mit dem die Verbindung
hergestellt werden soll, nur noch auf die richtige Länge abgeschnitten und in den
zweiten Abschnitt der Hülse bis zum Anschlag eingeschoben zu werden. Anschließend
wird die Verbindungsstelle so weit erwärmt, bis eine ordnungsgemäße Verlötung eintritt.
Dies ist von außen kontrollierbar, weil die Schlitze in der Hülse so schmal gehalten
sind, daß das flüssiggewordene Lot sie infolge des Kapillareffektes ausfüllt. Deshalb
kann die Verbindung auch am Montageort selbst und von nur wenig geschultem Personal,
z.B. Personal des Betreibers der betreffenden Anlage, zuverlässig hergestellt und
auf ihre Qualität überprüft werden.
[0006] Im Regelfall hat diese Hohlleiterarmatur an ihrem anderen Ende einen üblichen Flansch
zur Verbindung mit dem Flansch eines Standardhohlleiters, z.B. eines Rechteckhohlleiters.
Grundsätzlich kann die Hohlleiterarmatur jedoch spiegelbildlich ausgebildet, also
mit einer zweiten, entsprechend gestalteten Hülse versehen sein. Die Armatur nach
der Erfindung eignet sich also prinzipiell zum Verbinden von zwei Hohlleitern beliebigen,
ausgenommen rechteckigen Querschnitts oder zum Verbinden z.B. eines Rechteckhohlleiters
mit einem glattwandigen Hohlleiter oder einem Hohlleiter mit gewellter Wandung und
kreisförmigem oder ellipsenähnlichem Querschnitt.
[0007] Das Lotdepot kann ein in die Hülse eingelegtes Lotformteil sein (Anspruch 2). Das
Lotformteil kann insbesondere als Ring, als Folie oder als Hülse ausgebildet und nötigenfalls
auch in Form von zwei Halbschalen ausgeführt sein.
[0008] Bevorzugt dient die Hohlleiterarmatur nach dem vorliegenden Vorschlag zum Verbinden
mit einem schraubgewellten, sogenannten elliptischen Hohlleiter. Dann hat zweckmäßig
der zweite, zur Aufnahme dieses elliptischen Hohlleiters bestimmte Abschnitt der Hülse
ein zu der Schraubwellung des Hohlleiters annähernd komplementäres Innenprofil (Anspruch
3).
[0009] Das Lotdepot kann aus flussmittelhaltigem Lötdraht, am besten mit Flußmittel gespicktem
Lötdraht, in einer schraubenförmigen Nut in der Innenwand des zweiten Abschnitts der
Hülse bestehen (Anspruch 4).
[0010] Die schraubenförmige Nut kann etwa im Tal des zu der Schraubwellung des Hohlleiters
komplementären Innenprofils des zweiten Abschnitts der Hülse verlaufen (Anspruch 5).
[0011] Insbesondere bei Hohlleitern größerer Abmessungen kann alternativ dazu die schraubenförmige
Nut in dem komplementären Innenprofil des zweiten Abschnitts der Hülse etwa dem Wellental
der Schraubwellung des Hohlleiters folgen. (Anspruch 6).
[0012] Die Hülse kann zwischen ihrem ersten und ihrem zweiten Abschnitt eine in einer Radialebene
liegende, ellipsenähnliche Ringfläche haben, die von einer Stirnfläche der Armatur
um einen Kapillarspalt beabstandet ist wobei zwischen der ellipsenähnlichen Ringfläche
und der Stirnfläche der Armatur ein zweites Lotdepot ausgebildet ist (Anspruch 7).
Dieses zweite Lotdepot gewährleistet, daß zwischen der Armatur und dem angeschlossenen
Hohlleiter nach dem Verlöten über den gesamten Umfang ein sicherer Stirnrandkontakt
besteht, daß gleichzeitig die Verbindungsstelle nach außen HF-dicht ist, und daß der
angeschlossene Hohlleiter über die Hülse zuverlässig mechanisch abgefangen, d.h. fest
mit der Armatur verbunden ist.
[0013] Auch dieses zweite Lotdepot besteht vorzugsweise aus flussmittelhaltigem Lötdraht
in einer Nut in der ellipsenähnlichen Ringfläche der Hülse (Anspruch 8).
[0014] Bevorzugt ist das armaturseitige Ende der Hülse als massiver Ring ausgebildet und
fest mit der Armatur verbunden, wobei zwischen der inneren Umfangsfläche dieses Ringes
und dem von ihm übergriffenen, äußeren Umfangsflächenbereich der Armatur ist mindestens
ein weiteres Lotdepot angeordnet ist (Anspruch 9). Dieses weitere (oder dritte) Lotdepot
bewirkt, daß die Hülse nach dem Verlöten praktisch einstückig mit der Armatur ist.
Damit leistet auch dieses weitere Lotdepot einen Beitrag zu der festen Verbindung
zwischen der Armatur und dem angeschlossenen Hohlleiter.
[0015] An das weitere Lotdepot kann sich ein Kapillarspalt zwischen den Wurzeln der Lamellen
der Hülse und der äußeren Umfangsfläche der Armatur anschließen (Anspruch 10). Nach
dem Erwärmen füllt dann das flüssige Lot nicht nur den Kapillarspalt vollständig aus
und schafft damit einen breiten Ring, über den die Hülse mit der Armatur verlötet
ist sondern füllt unter der Kapillarwirkung auch die Schlitze zwischen den Wurzeln
der Lamellen der Hülse aus, was gleichzeitig auch in diesem Bereich eine optische
Kontrolle der Güte der Verlötung von außen ermöglicht.
[0016] Das weitere Lotdepot kann wiederum aus flussmittelhaltigem Lötdraht in einer Umfangsnut
bestehen, die in der inneren Umfangsfläche des Ringes der Hülse oder der äußeren Umfangsfläche
der Armatur in ihrem von der Hülse überdeckten Bereich vorgesehen sein kann (Anspruch
11).
[0017] Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beispielhaft erläutert. Es zeigt
- Fig. 1
- eine mit einem elliptischen Hohlleiter verlötete Hohlleiterarmatur
- Fig. 2
- eine Hohlleiterarmatur nach der Erfindung in perspektivischer Darstellung und mit
angeschlossenem, elliptischen Hohlleiter,
- Fig. 3
- die Anordnung gemäß Figur 2 im Längsschnitt,
- Fig. 4
- eine Aufsicht oder Stirnansicht der Anordnung nach Figur 3,
- Fig. 5
- die Anordnung gemäß Figur 3, jedoch nach dem Verlöten,
- Fig. 6
- eine gegenüber Figur 3 abgewandelte Anordnung aus einer Hohlleiterarmatur nach der
Erfindung und einem elliptischen Hohlleiter.
[0018] Figur 1 zeigt eine Armatur 50, die an ihrem oberen Ende eine dem (z.B. kreisförmigen
oder elliptischen) Querschnitt eines Hohlleiters 60 entsprechende Ausnehmung hat.
In dieser Ausnehmung ist der Endabschnitt des Hohlleiters 60 aufgenommen, der schraubenförmig
gewellt ist. Ein entsprechend dieser Wellung profiliertes Lotformteil 70 umgibt das
Ende des Hohlleiters 60 auf einer der Tiefe der Ausnehmung in der Armatur 50 entsprechenden
Länge. Das Lotformteil 70 kann aus einem entsprechend profilierten und gewickelten
Band aus Lotmaterial oder auch aus entsprechenden, vorgeformten zusammengesetzten
Halbschalen bestehen. Nach dem Einsetzen des Hohlleiters 60 einschließlich des Lotformteiles
70 in die Ausnehmung der Armatur 50 wird der Verbindungsbereich erwärmt, bis das Lot
schmilzt. Das Schmelzen des Lotes kann jedoch nur in der schmalen Randzone 51 am Ende
der Armatur 50 beobachtet werden. Von außen nicht kontrollierbar ist, ob das Lot auch
im Bereich des Stirnrandes 61 des Hohlleiters 60 vollständig geschmolzen ist und eine
sichere Lötverbindung geschaffen hat oder ob umgekehrt ein Überschuß an Lot um diesen
Stirnrand 61 herum in den Innenraum der Armatur 50 geflossen ist, was den Reflexionsfaktor
an dieser Verbindungsstelle deutlich erhöhen könnte. Deshalb eignet sich diese Ausführungsform
nicht für qualitativ hochwertige Verbindungen.
[0019] Die Figuren 2 bis 5 zeigen demgegenüber eine bessere Lösung, nämlich diejenige nach
der Erfindung.
[0020] Eine Hohlleiterarmatur 1, ist an ihrem unteren Ende mit einem Flansch 11 mit Bohrungen
12 zum Verschrauben mit einem nicht dargestellten, z.B. üblichen Rechteckhohlleiter
versehen, und mit ihrem oberen Ende mit einem sogenannten elliptischen Hohlleiter
3 verbunden. Die Armatur 1 trägt eine Hülse 2, die mit einem Teil ihrer Länge den
oberen Endbereich der Armatur 1 übergreift. Mit dem anderen Teil ihrer Länge übergreift
die Hülse 2 etwa drei schraubenförmige Wellungsgänge (siehe Fig. 3) des elliptischen
Hohlleiters 3, dessen Querschnitt allerdings nur ellipsenähnlich ist, wie Figur 4
verdeutlicht. Solche Hohlleiter sind im Stand der Technik bekannt, z.B. unter der
Bezeichnung FLEX-WELL der Firma RFS in Hannover, Deutschland.
[0021] Wie an sich bekannt, wirkt die Armatur 1 gleichzeitig als Transformator, der die
unterschiedlichen Wellentypen, die sich einerseits in dem nicht dargestellten Rechteckhohlleiter,
andererseits in dem elliptischen Hohlleiter 3 fortpflanzen, ineinander überführt.
Hierzu kann die Armatur, von ihrer oberen Stirnfläche 13 ausgehend, über eine definierte
Länge ihren rechteckigen Innenquerschnitt erweiternde, sich gegenüberliegende, schalenförmige
Ausnehmungen 14, 15 (vgl. Fig. 4) haben. Die frequenz-, querschnitt- und wellentypabhängige
Geometrie solcher Armaturen ist dem Fachmann bekannt und daher nicht Gegenstand der
Erfindung.
[0022] Die Hülse 2 besteht aus einem metallischen, gut lötbaren und federelastischen Werkstoff
und kann versilbert sein. Die Hülse 2 umfaßt einen massiven Ring 21, mit dem die Hülse
z.B. in einer Presspassung gegen eine Ringschulter 16 der Armatur 1 anliegt und diese
außen umschließt. Auf dem übrigen Teil ihrer Länge ist die Hülse 2 durch zahlreiche,
schmale Schlitze 22 in ebenso zahlreiche Lamellen 23 unterteilt, die ihre Wurzeln
an dem Ring 21 haben.
[0023] Sowohl um den Lamellen 23 ein ausreichendes Federungsvermögen zu verleihen, als auch
um die Wärmekapazität der Hülse 2 nicht unnötig groß zu machen, nimmt der Außendurchmesser
der Hülse 2 im Bereich der Lamellen 23, gemessen sowohl in Richtung der langen, als
auch der kurzen Achse des ellipsenähnlichen Querschnitts (vgl. Fig. 4) in zwei Stufen
ab, um sich dem in beiden Achsen kleineren Achsenmaß des elliptischen Hohlleiters
3 anzupassen.
[0024] Das Innenmaß der Hülse 2 ist im Bereich ihres den Hohlleiter 3 aufnehmenden Abschnittes
so ausgelegt, daß die Lamellen 23 nach dem Einschieben des Hohlleiters 3 gegen dessen
Wellenscheitel 31 elastisch federnd anliegen. Die Innenkontur 24 der Hülse 2 folgt
dem etwa schraubenförmigen Profil des Wellung des Hohlleiters 3 ohne deshalb zu dieser
Wellung genau komplementär zu sein. Wichtig ist lediglich, daß das etwa schraubenförmige
Tal 25 des Innenprofils der Hülse 2 der etwa schraubenförmigen Scheitellinie der Schraubwellung
des Hohlleiters 3 folgt. Vorzugsweise ist jedoch die Innenkontur 24 der Hülse 2 um
einen kleinen Betrag in axialer Richtung gegenüber dem schraubenförmigen Profil des
Hohlleiters 3 versetzt, so daß nach dem Einschieben des Hohlleiters 2 eine axiale
Kraftkomponente entsteht, die auf den Hohlleiter 3 in Richtung der Stirnfläche 13
der Armatur 1 wirkt. Dadurch ist einerseits sichergestellt, daß der Hohlleiter in
die Innenkontur 24 der Hülse 2 einrastet und daß der Stirnrand 32 des Hohlleiters
3 gegen die Stirnfläche 13 der Armatur 1 anliegt. Andererseits wird durch diese Maßnahme
eine leichte Einspannung des Hohlleiters 3 in der Ausnehmung der Hülse 2 erzeugt,
die eine gesonderte Fixierung der Armatur 1 gegenüber dem Hohlleiter 3 während des
späteren Lötprozesses erübrigen kann.
[0025] In dem Tal 25 des Innenprofils 24 verläuft, beginnend etwa in Höhe des ersten Wellenscheitels
31, eine dementsprechend ebenfalls etwa schraubenförmige Nut 26 in der Hülse 2. In
die Nut 26 ist ein flußmittelgespickter Lötdraht 41 eingelegt. Die Nuttiefe ist so
gewählt, daß ein sicherer wärmeleitender Kontakt zwischen dem Lötdraht und den Wellenscheiteln
des Hohlleiters 3 besteht.
[0026] Der den Hohlleiter 3 aufnehmende Abschnitt der Hülse 2 endet an einer ellipsenähnliche
Ringfläche 27, die von der Stirnfläche 13 der Armatur 1 um einen Kapillarspalt a beabstandet
ist. In der ellipsenähnlichen Ringfläche 27 befindet sich in einer von dem Stirnrand
32 des Hohlleiters 3 über dessen Umfang etwa gleich beabstandeten Nut 28 ein weiterer
flußmittelgespickter Lötdraht 42 und bildet ein zweites Lotdepot. Die Nut 28 könnte
sich allerdings auch in der Stirnfläche 13 der Hülse 2 befinden. Zwischen der Nut
28 und der Nut 26 darf keine Verbindung bestehen. Bei kleinen Hohlleiterquerschnitten
kann auf die Nut 28 verzichtet werden. Die Nut 26 beginnt dann in der Ebene der Stirnfläche
13.
[0027] Die Armatur 1 hat außenseitig in Höhe des Rings 21 der Hülse 2 eine Nut 17. Diese
Nut 17 könnte sich alternativ in der Innenfläche des Rings 21 befinden. Sie enthält
einen flußmittelgespickten Lötdraht 43 als drittes Lotdepot. An die Nut schließt sich
ein Kapillarspalt
b zwischen den Wurzeln der Lamellen 23 der Hülse 2 und der äußeren Umfangsfläche der
Armatur 1 in diesem Bereich an.
[0028] Zum Verbinden mit der Armatur 1 wird der plan und rechtwinkelig zu seiner Längsachse
sowie lagerichtig zu seiner Wellung abgeschnittene Hohlleiter 3 bis zum Anschlag seines
Stirnrandes 32 an der Stirnfläche 13 in die Hülse 2 eingeschoben. Anschließend wird
die gesamte Verbindungsstelle, z.B. mittels eines Lötbrenners, solange erwärmt, bis
sich das Lot aller drei Lotdepots 41, 42, 43 verflüssigt, und, unterstützt von dem
Flußmittel, die benachbarten Spalte entsprechend deren kapillarer Wirkung vollständig
füllt. Das ist ohne weiteres von außen daran erkennbar und kontrollierbar, daß sich
die Schlitze 22 in der Hülse 2 über ihre gesamte Länge mit Lot füllen. Wenn die Innenkontur
24 der Hülse 2 gegenüber der Wellung des Hohlleiters 3 nicht den oben erwähnten, axialen
Versatz hat, ist es zweckmäßig, während des Erwärmens der Verbindungsstelle auf die
Armatur 1 eine axiale Kraft in Richtung des Hohlleiters 3 auszuüben.
[0029] Figur 5 zeigt den Zustand nach dem Verlöten. Die von Lot bedeckten bzw. damit gefüllten
Bereiche sind gepunktet angedeutet, soweit sie in der Figur überhaupt erkennbar sind.
[0030] Figur 6 zeigt eine Ausführungsform, die sich insbesondere für Hohlleiter mit großen
Querschnittsabmessungen eignet. Wie im Fall der zuvor beschriebenen Ausführungsform
folgt die Innenkontur 24 der Hülse 2 dem etwa schraubenförmigen Profil der Wellung
des Hohlleiters 3. Unterschiedlich ist, daß die schraubenförmige Nut 26', in die der
Lötdraht 41 eingelegt ist, nicht in dem Tal (25 in Fig. 3) des Innenkontur 24 sondern
um eine halbe Ganghöhe versetzt verläuft, so daß sie dem schraubenförmigen Wellental
33 des Hohlleiters 3 folgt.
1. Hohlleiterarmatur zum Verbinden von zwei Hohlleitern, insbesondere eines Rechteckhohlleiters
mit einem elliptischen Hohlleiter, dadurch gekennzeichnet, dass die Armatur (1) zumindest an ihrem einen Ende leitend mit dem ersten Abschnitt einer
Hülse (2) verbunden ist, deren zweiter Abschnitt zur Aufnahme des Endbereichs des
anzuschließenden Hohlleiters (3) bestimmt ist und die zumindest in diesem zweiten
Abschnitt durch schmale, kapillar wirkende, axiale Schlitze (22) in radial federnde
Lamellen (23) unterteilt ist, welche nach dem Einschieben des Hohlleiters (3) gegen
dessen Außenwandung anliegen, und dass die Innenwand mindestens des zweiten Abschnittes
der Hülse (2) zur Aufnahme eines Lotdepots (41) ausgebildet ist.
2. Hohlleiterarmatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Lotdepot ein in die Hülse eingelegtes Lotformteil ist.
3. Hohlleiterarmatur nach Anspruch 1 oder 2, zum Verbinden mit einem schraubgewellten,
elliptischen Hohlleiter, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite, zur Aufnahme des elliptischen Hohlleiters (3) bestimmte Abschnitt der
Hülse (2) ein zu der Schraubwellung des Hohlleiters (3) annähernd komplementäres Innenprofil
(24) hat.
4. Hohlleiterarmatur nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Lotdepot (41) aus flussmittelhaltigem Lötdraht in einer schraubenförmigen Nut
(26) in der Innenwand des zweiten Abschnitts der Hülse (2) besteht.
5. Hohlleiterarmatur nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die schraubenförmige Nut (26) etwa im Tal (25) des zu der Schraubwellung des Hohlleiters
(3) komplementären Innenprofils des zweiten Abschnitts der Hülse (2) verläuft.
6. Hohlleiterarmatur nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die schraubenförmige Nut (26') in dem komplementären Innenprofil des zweiten Abschnitts
der Hülse (2) etwa dem Wellental (33) der Schraubwellung des Hohlleiters (3) folgt.
7. Hohlleiterarmatur nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (2) zwischen ihrem ersten und ihrem zweiten Abschnitt eine in einer Radialebene
liegende, ellipsenähnliche Ringfläche (27) hat, die von einer Stirnfläche (13) der
Armatur (1) um einen Kapillarspalt (a) beabstandet ist und dass zwischen der ellipsenähnlichen Ringfläche (27) und der
Stirnfläche (13) der Armatur (1) ein zweites Lotdepot (42) ausgebildet ist.
8. Hohlleiterarmatur nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Lotdepot aus flussmittelhaltigem Lötdraht (42) in einer Nut (28) in der
ellipsenähnlichen Ringfläche (27) der Hülse (2) besteht.
9. Hohlleiterarmatur nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das armaturseitige Ende der Hülse (2) als massiver Ring (21) ausgebildet ist und
dass zwischen der inneren Umfangsfläche dieses Ringes (21) und der von ihm übergriffenen,
äußeren Umfangsfläche der Armatur (1) mindestens ein weiteres Lotdepot (43) angeordnet
ist.
10. Hohlleiterarmatur nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass sich an das weitere Lotdepot (43) ein Kapillarspalt (b) zwischen den Wurzeln der Lamellen (23) der Hülse (2) und der äußeren Umfangsfläche
der Armatur (1) anschließt.
11. Hohlleiterarmatur nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Lotdepot aus flussmittelhaltigem Lötdraht (43) in einer Umfangsnut (17)
in der inneren Umfangsfläche des Ringes der Hülse oder der äußeren Umfangsfläche der
Armatur (1) in ihrem von der Hülse (2) überdeckten Bereich besteht.