PL232563B1 - Złącze linii współosiowych lub falowodowych oraz sposób ich łączenia - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest złącze umożliwiające szybkie i powtarzalne łączenie elementów mikrofalowych posiadających złącza współosiowe lub falowodowe, przede wszystkim w celu ich badania lub kalibracji na podstawie mierzonych parametrów rozproszenia. Przedmiot wynalazku stanowi również sposób łączenia dwóch linii współosiowych składających się z przewodu zewnętrznego i wewnętrznego lub dwóch linii falowodowych.

Z opisu patentowego 174 616 znane jest złącze, w którym wykorzystuje się docisk sprężynowy z równoważonym dociskiem w jednej osi. Rozwiązanie przeznaczone jest do falowodów prostokątnych. Zastosowane równoważenie docisku odznacza się jednak niedoskonałościami.

Z opisu patentowego Stanów Zjednoczonych US 7791438 B2 znane jest złącze do łączenia i rozłączania przylegających do siebie odcinków falowodów na pasmo fal milimetrowych. Złącze zbudowane jest z cylindrycznego gniazda oraz wtyku, posiadających współpracujące ze sobą kołowe powierzchnie oraz z elementów służących do precyzyjnego wyrównania położenia łączonych odcinków falowodów. Elementami tymi są obrotowe sworznie ustalające, rozmieszczone równomiernie względem osi kołowego złącza oraz przewidziane pod te sworzniom otwory.

Natomiast z opisu patentowego Stanów Zjednoczonych US8952770 B2 znane jest samonastawne złącze zbudowane z gniazda i wtyku. Gniazdo posiada wystającą, centralnie wykonaną powierzchnię, którą umieszcza się w odpowiadającym jej zagłębieniu wykonanym na wtyku. Zagłębienie ograniczone jest i utworzone przez wysuniętą podkładkę o kształcie naciętego pierścienia. Rozwiązanie to umożliwia precyzyjne ustalenie położenia łączonych ze sobą odcinków falowodu, bez zastosowania ustalających sworzni. Dla stałego montażu złącza, w gnieździe i we wtyku wykonane są otwory montażowe do umieszczania w nich śrub i skręcenia ze sobą gniazda i wtyku.

Dostępne komercyjnie złącza do przyłączania linii współosiowych wykonane są jako cylinder, posiadający na jednym z końców kołnierz. Drugi koniec cylindra jest wzdłużnie ponacinany, tworząc rozetę, wskutek czego uzyskuje się jego względną sprężystość. Wewnętrzna powierzchnia cylindra tuż przy kołnierzu posiada wzdłużne występy, których celem jest stabilne zamocowanie zewnętrznego przewodu linii współosiowej wewnątrz cylindra złącza. Po ustabilizowaniu przewodu linii współosiowej wewnątrz cylindra, na rozetę zakłada się opaskę zaciskową, skręcaną następnie śrubą. Złącze mocowane jest kołnierzem do kołnierza adaptera poprzez skręcenie śrubami. W tym celu w kołnierzu złącza wykonane są przelotowe otwory. Adapter jest podłączony do urządzenia pomiarowego i zamocowany na stałe w stelażu. Złącze według tego rozwiązania przeznaczone jest w szczególności do trwałego łączenia ze sobą linii współosiowych. Nie nadaje się ono do wielokrotnego wykonywania połączeń, co niezbędne jest w przypadku prowadzenia kalibracji wymagających podłączania znacznej ilości kalibratorów lub badanych elementów mikrofalowych charakteryzowanych na podstawie pomiaru parametrów rozproszenia.

Utrudnieniem jest w szczególności połączenie na śruby. Przy znacznej liczbie łączonych l inii współosiowych, ze względu na konieczność wykonania każdorazowo wszystkich niezbędnych połączeń śrubowych, zarówno złącza do adaptera, jak i w opasce zaciskowej, rozwiązanie to jest bardzo praco i czasochłonne. Poza tym, nie zapewnia ono wymaganej precyzji stałości pomiaru. Mocowanie na występach, wewnątrz cylindra złącza w ponacinanym zakończeniu, zaciskanym następnie opaską zaciskową nie jest wystarczająco dokładne i nie zapewnia każdorazowo identyczności połączenia. Różny jest też docisk złącza do adaptera, ze względu na niejednoczesne i niewykonywane z jednakową siłą dokręcanie śrub. Czynniki te zmniejszają powtarzalność pomiaru i zwiększają ryzyko wystąpienia grubego błędu. Ponadto występy na wewnętrznej powierzchni cylindra złącza uszkadzają powierzchnię wielokrotnie montowanego w adapterze przewodu zewnętrznego linii współosiowej, co również zmniejsza powtarzalność pomiaru prowadząc do nieodwracalnego pogarszanie kontaktu elektrycznego.

Celem wynalazku jest skonstruowanie złącza, które dostosowane byłoby do potrzeb wielokrotnego łączenia linii współosiowych w celu prowadzenia kalibracji systemu pomiarowego i umożliwiałoby szybkie, łatwe, dokładne powtarzalne łączenie elementów.

Cel ten uzyskano poprzez skonstruowanie złącza utworzonego z odpowiednio uformowanych kołnierza i talerza, które po zestawieniu ze sobą tworzą pomiędzy swymi powierzchniami wolną przestrzeń. Z przestrzeni tej odsysa się powietrze, a powstałe podciśnienie umożliwia uzyskanie pożądanego połączenia.

Istotą złącza linii falowodowych lub współosiowych posiadającego kołnierz, którym zamocowane jest do kołnierza adaptera podłączonego do urządzenia pomiarowego albo kołnierza kolejnego odcinka

PL 232 563 B1 linii jest to, że utworzone jest z zestawionych ze sobą kołnierza i talerza nasadzonego nierozłącznie na przewód, będący przewodem linii falowodowej lub zewnętrznym przewodem linii współosiowej. Kołnierz złącza posiada na swym brzegu obwodowo wykonany pierwszy występ tworzący w kołnierzu pierwsze wybranie, a w swej przelotowej części, od góry, na obwodzie wewnętrznym ma wykonane drugie wybranie, ograniczone od dołu drugim występem, tworzącym oporową powierzchnię, stanowiącą miejsce elektrycznego styku z przewodem zewnętrznym linii współosiowej. Talerz posiada dopasowaną płytę umieszczoną w pierwszym wybraniu kołnierza oraz obejmę, która osadzona jest w drugim wybraniu. Wysokość obejmy jest nie większa niż wysokość pierwszego występu, tak aby po zamknięciu złącza nie było możliwe oparcie się płyty talerza na pierwszym wybraniu w kołnierzu. W kołnierzu wykonany jest przelotowy kanał, zakończony króćcem do przyłączenia przewodu pompy próżniowej lub sprężarki. Na boczną ścianę płyty talerza, nałożony jest o-ring. W kołnierzu wykonane są nagwintowane otwory pod śruby do skręcenia z kołnierzem adaptera albo kołnierzem kolejnego odcinka linii. Zakończenie śruby znajduje się najwyżej w płaszczyźnie pierwszego wybrania.

Korzystnie, pierścieniowy drugi występ tworzący oporową powierzchnię wykonany jest jako wkładka, ściśle osadzona w przelotowej części kołnierza.

Korzystnie, wkładka wykonana jest ze stali kwasoodpornej.

Korzystnie, o-ring nałożony jest dodatkowo na boczną ścianę obejmy talerza. Zapewnia to zwiększoną szczelność złącza. Jednak wersja bez o-ringa pozwala na sprawdzenie jakości połączenia powierzchni stanowiących miejsce styku elektrycznego. Brak szczelności gazowej tego połączenia świadczy o możliwych uszkodzeniach mechanicznych, na przykład rysach, wyszczerbieniach i jest prostym testem jakości połączenia elektrycznego dla zakresu mikrofalowego.

Zestawione ze sobą kołnierz i umieszczona w pierwszym wybraniu dopasowana płyta talerza, który obejmą obejmuje przewód linii falowodowej lub zewnętrzny przewód linii współosiowej, tworzą pomiędzy sobą przestrzeń. Połączenie realizowane jest w ten sposób, że po umieszczeniu talerza z przewodem w pierwszym wybraniu kołnierza, włączana jest pompa próżniowa, która przewodem przyłączonym do króćca, poprzez przelotowy kanał wytwarza w przestrzeni podciśnienie, co powoduje, docisk ciśnieniem atmosferycznym.

Wykonanie drugiego występu, tworzącego oporową powierzchnię stykową jako ściśle osadzonej w przelotowej części kołnierza wkładki ma tę zaletę, że umożliwia wymianę i zastąpienie tego elementu, w przypadku, gdy ulegnie on zużyciu, albo utlenieniu.

Ponadto możliwe jest wykonanie wkładki, jako elementu przewodzącego ze stali kwasoodpornej, a pozostałych elementów z materiału tańszego.

Istota sposobu łączenia linii falowodowych lub współosiowych, za pomocą przedstawionego wyżej złącza polega na tym, że przewód będący przewodem linii falowodowej lub zewnętrznym przewodem linii współosiowej z nasadzoną nań nierozłącznie obejmą talerza umieszcza się w kołnierzu skręconym śrubami z kołnierzem adaptera, albo kołnierzem kolejnego odcinka linii poprzez osadzenie płyty talerza w pierwszym wybraniu, a obejmy w drugim wybraniu. Zakończenie przewodu opiera się wówczas o oporową powierzchnię, stanowiącą miejsce styku elektrycznego, utworzoną przez drugi występ. Natomiast pomiędzy talerzem a kołnierzem powstaje przestrzeń. Następnie uruchamia się pompę próżniową, która poprzez przewód przyłączony do króćca i przez przelotowy kanał wytwarza w przestrzeni podciśnienie dociskające talerz z umieszczonym w nim przewodem do kołnierza, tworząc dokładne i jednorodne połączenie.

Taki docisk, realizowany za pomocą złącza i sposobu według wynalazku jest jednakowy i równomierny na całej powierzchni stanowiącej miejsce elektrycznego styku. Ponadto siła docisku jest zawsze taka sama, ponieważ wydajność pompy pozostaje niezmienna, a występujące wahania ciśnienia atmosferycznego nie mają znaczącego wpływu. Połączenie uzyskuje się zatem tylko poprzez umieszczenie przewodu z talerzem w wybraniu kołnierza i wytworzenie podciśnienia. Szczelność oraz centrowanie zapewniają o-ringi. Nie jest konieczne skręcanie elementów śrubami. Kołnierz złącza jest bowiem na stałe przykręcony do kołnierza adaptera. Złącze według wynalazku pozwala wyeliminować czynniki wpływające negatywnie na pomiar i ułatwia i przyspiesza pracę. Do króćca dołączona może być również sprężarka powietrza, co z kolei ułatwia rozłączanie elementów.

Przedmiot wynalazku przedstawiony został w przykładowym wykonaniu na rysunku, na którym Fig. 1 przedstawia poglądowo w widoku perspektywicznym złącze linii falowodowej i jednocześnie stanowi poglądową ilustrację złącza z przewodem zewnętrznym linii współosiowej, Fig. 2 przedstawia złącze linii współosiowej w przekroju wzdłużnym, Fig. 3 przedstawia w powiększeniu szczegół „A”

PL 232 563 B1 zaznaczony na Fig. 2, natomiast Fig. 4 przedstawia złącze linii współosiowej w przekroju wzdłużnym, w wariantowym wykonaniu z wkładką, a Fig. 5 przedstawia w powiększeniu szczegół „B” zaznaczony na Fig. 4. Przedstawiono również sposób realizacji połączenia.

P r z y k ł a d 1 dotyczący złącza linii współosiowych

Złącze 1 linii współosiowych zestawione jest z kołnierza 2 i talerza 3. Talerz 3 nasadzony jest nierozłącznie poprzez wciskanie H7 na zewnętrzny przewód 4 linii współosiowej. Kołnierz 2 posiada na swym brzegu obwodowo wykonany pierwszy występ 5 tworzący w kołnierzu 2 pierwsze wybranie 6. W przelotowej części 7 kołnierza 2, od góry, wzdłuż obwodu wewnętrznego, wykonane jest cylindryczne drugie wybranie 8, ograniczone od dołu pierścieniowym drugim występem 9 tworzącym oporową powierzchnię 10, stanowiącą miejsce styku elektrycznego z zewnętrznym przewodem 4 linii współosiowej. Talerz 3 posiada dopasowaną płytę 11 umieszczoną w pierwszym wybraniu 6 i cylindryczną obejmę 12, która osadzona jest w drugim wybraniu 8. Wysokość ht obejmy 12 jest mniejsza niż wysokość hk pierwszego występu 5, tak aby po zamknięciu złącza 1 niemożliwe było opieranie się płyty 11 talerza 3 na pierwszym wybraniu 6. W kołnierzu 2 wykonany jest przelotowy kanał 13, zakończony króćcem 14 do przyłączenia przewodu pompy próżniowej lub sprężarki. Na walcową boczną ścianę płyty 11 oraz cylindrycznej obejmy 12 talerza 3, nałożone są uszczelniające przestrzeń 15 o-ringi 16. W kołnierzu 2 wykonane są nagwintowane nieprzelotowe otwory 17 pod śruby 18 do skręcenia z kołnierzem 19 adaptera 20. Zakończenie śruby 18 znajduje się zatem poniżej płaszczyzny 21 pierwszego wybrania 6 i nie wchodzi w przestrzeń 15.

W wariantowym wykonaniu, zilustrowanym na Fig. 4 i Fig. 5 pierścieniowy drugi występ 9 tworzący oporową powierzchnię 10, wykonany jest jako wkładka 22, ściśle osadzona w przelotowej części 7 kołnierza 2. Wkładka 22, wykonana jest ze stali kwasoodpornej.

P r z y k ł a d 2 dotyczący złącza linii falowodowych

Złącze 1 linii falowodowych wykonane jest identycznie jak w przykładzie 1, z tym, że przewód 4 jest przewodem linii falowodowych.

P r z y k ł a d 3 dotyczący sposobu

Sposób łączenia linii falowodowych lub współosiowych realizowany jest następująco. Kołnierz 2 złącza 1 przykręcony jest śrubami 18 do kołnierza 19 adaptera 20. Przewód 4 będący przewodem linii falowodowej lub zewnętrznym przewodem linii współosiowej z nasadzoną nierozłącznie obejmą (12) talerza (3) umieszcza się w kołnierzu 2, przy czym płyta 11 osadzona jest w pierwszym wybraniu 6, a cylindryczna obejma 12 w drugim wybraniu 8. W ten sposób zakończenie przewodu zewnętrznego linii współosiowej opiera się o oporową powierzchnię 10, stanowiącą miejsce styku elektrycznego, utworzoną przez drugi występ 9. Następnie uruchamia się pompę próżniową, która poprzez przewód przyłączony do króćca 14 i przez przelotowy kanał 13 wytwarza w przestrzeni 15 podciśnienie dociskające talerz 3 z umieszczonym w nim przewodem zewnętrznym linii współosiowej 4 do kołnierza 2. W ten sposób uzyskuje się dokładne, jednorodne, powtarzalne i szybkie połączenie przewodu zewnętrzneg o linii współosiowej 4 z urządzeniem pomiarowym.

Złącze oraz sposób łączenia zaprezentowany został w odniesieniu do falowodów cylindrycznych. Dla znawcy jest jednak oczywiste, że rozwiązanie może być zastosowane również do falowodów prostokątnych, których nie przedstawiono na rysunku. W przypadku falowodów prostokątnych konieczne jest ich wyposażenie dodatkowo w kołowe kołnierze z elementami ustalającymi, w celu wyeliminowania możliwości obrotu.

Claims (5)

Zastrzeżenia patentowe

1. Złącze linii falowodowych lub współosiowych posiadające kołnierz, którym zamocowane jest do kołnierza adaptera podłączonego do urządzenia pomiarowego, albo kołnierza kolejnego odcinka linii, znamienne tym, że utworzone jest z zestawionych ze sobą kołnierza (2) i talerza (3) nasadzonego nierozłącznie na przewód (4), będący przewodem linii falowodowej lub zewnętrznym przewodem linii współosiowej, przy czym kołnierz (2) posiada na swym brzegu obwodowo wykonany pierwszy występ (5) tworzący w kołnierzu (2) pierwsze wybranie (6), a w przelotowej części (7), od góry, na obwodzie wewnętrznym ma wykonane drugie wybranie (8), ograniczone od dołu drugim występem (9) tworzącym oporową powierzchnię (10), stanowiącą miejsce styku elektrycznego z przewodem (4), natomiast talerz (3) posiada dopasowaną płytę (11) umieszczoną w pierwszym wybraniu (6) oraz obejmę (12), która osadzona

PL 232 563 B1 jest w drugim wybraniu (8), a jej wysokość (ht) jest mniejsza niż wysokość (hk) pierwszego występu (5) i ponadto w kołnierzu (2) wykonany jest przelotowy kanał (13), zakończony króćcem (14) do przyłączenia przewodu pompy próżniowej lub sprężarki, a na boczną ścianę płyty (11) talerza (3), nałożony jest o-ring (16) i dodatkowo w kołnierzu (2) wykonane są nagwintowane otwory (17) pod śruby (18) do skręcenia z kołnierzem (19) adaptera (20) albo kołnierzem kolejnego odcinka linii, przy czym zakończenie śruby (18) znajduje się najwyżej w płaszczyźnie (21) pierwszego wybrania (6).

2. Złącze według zastrz. 1, znamienne tym, że drugi występ (9) tworzący oporową powierzchnię (10) wykonany jest jako wkładka (22), ściśle dopasowana i osadzona w przelotowej części (7) kołnierza (2).

3. Złącze według zastrz. 2, znamienne tym, że wkładka (22), wykonana jest ze stali kwasoodpornej.

4. Złącze według któregokolwiek z poprzednich zastrz., znamienne tym, że o-ring (16) nałożony jest dodatkowo na boczną ścianę obejmy (12) talerza (3).

5. Sposób łączenia linii falowodowych lub współosiowych, za pomocą złącza według zastrz. 1 do 4, w którym łączy się ze sobą kołnierz złącza z kołnierzem adaptera podłączonego do urządzenia pomiarowego albo z kołnierzem kolejnego odcinka linii, znamienny tym, że przewód (4) będący przewodem linii falowodowej lub zewnętrznym przewodem linii współosiowej z nasadzoną nierozłącznie obejmą (12) talerza (3) umieszcza się w kołnierzu (2) skręconym śrubami (18) z kołnierzem (19) adaptera (20), poprzez osadzenie płyty (11) w pierwszym wybraniu (6), a obejmy (12) w drugim wybraniu (8), tak by zakończenie przewodu (4) oparło się o oporową powierzchnię (10), stanowiącą miejsce styku elektrycznego, utworzoną przez drugi występ (9), a następnie uruchamia się pompę próżniową, która poprzez przewód przyłączony do króćca (14) i przez przelotowy kanał (13) wytwarza w przestrzeni (15) podciśnienie dociskające talerz (3) z umieszczonym w nim przewodem (4) do kołnierza (2), tworząc dokładne i jednorodne połączenie.