PL B1. TECHNETIX B.V., Veenendaal, NL , GB, DAVID MARTIN, Glynde, GB PAUL CHAPMAN, Sharpthorne, GB

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: (51) Int.Cl. H01R 13/7193 ( ) H01F 17/06 ( ) Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (22) Data zgłoszenia: (54) Zewnętrzne urządzenie izolacyjne do przewodów koncentrycznych (30) Pierwszeństwo: , GB, (73) Uprawniony z patentu: TECHNETIX B.V., Veenendaal, NL (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 02/18 (72) Twórca(y) wynalazku: DAVID MARTIN, Glynde, GB PAUL CHAPMAN, Sharpthorne, GB (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 08/18 (74) Pełnomocnik: rzecz. pat. Dariusz Świerczyński PL B1

2 2 PL B1 Opis wynalazku DZIEDZINA WYNALAZKU Wynalazek dotyczy zewnętrznego urządzenia izolacyjnego do przewodów koncentrycznych, a zwłaszcza urządzenia stosowanego w układach podwójnej izolacji galwanicznej, aby zapewnić ochronę napięciową zewnętrznego koncentrycznego ekranu. TŁO WYNALAZKU Koncentryczne przewody ekranowane stosowane są do doprowadzania zasilania do urządzeń w ramach sieci telewizji kablowej. Układy podwójnej izolacji galwanicznej stosowane są do poprawy charakterystyki ekranowania przewodu koncentrycznego, poprzez ochronę zewnętrznej powłoki izolacyjnej lub ochronę wewnętrznego przewodu kabla koncentrycznego. Obwody podwójnej izolacji galwanicznej są osłonięte wewnątrz lub stanowią element RF ekranowanej osłony. Problemy występują przy elektrycznych granicznych powierzchniach styku między różnymi podzespołami w układach podwójnej izolacji galwanicznej. STRESZCZENIE WYNALAZKU Zgodnie z wynalazkiem zapewniono urządzenie izolacyjne do zewnętrznego koncentrycznego ekranowania, urządzenie izolacyjne zawiera co najmniej jeden element pojemnościowy i co najmniej jeden element indukcyjny, każdy z tych elementów ma kształt tarczy z otworem, i podłużny element przewodzący prąd elektryczny, lub rurkę, rozciągający się poprzez i w styczności elektrycznej z tarczami z otworami, przy czym zapewniony jest co najmniej jeden elektrycznie przewodzący styk, stykający się z co najmniej częścią elementu pojemnościowego, co zapewnia tym samym dodatkową powierzchnię styku elektrycznego z elementem pojemnościowym, oprócz tej którą zapewnia sam podłużny element przewodzący. Elektrycznie przewodzący styk ma więc fizyczną styczność z elementem pojemnościowym, a fakt że jest on przewodnikiem elektrycznym zapewnia lepszą styczność elektryczną pomiędzy elementem pojemnościowym i innymi elementami w elektrycznym połączeniu ze stykiem. Tarcze z otworami tworzące element pojemnościowy i element indukcyjny mają zazwyczaj powierzchnię pierwszą, powierzchnię drugą i środkowy kanał rozciągający się pomiędzy powierzchniami pierwszą i drugą, podłużny element przewodzący przechodzący wewnątrz kanałów wszystkich tarcz z otworami. Co najmniej jeden styk może rozciągać się pod kątem zasadniczo wynoszącym 90 względem podłużnego elementu przewodzącego, dzięki czemu styka się on z powierzchnią zewnętrzną elementu pojemnościowego. Podłużny element przewodzący może mieć postać pustej w środku rurki, lub bardziej korzystnie pustej w środku elastycznej rurki odkształcalnej dla utworzenia co najmniej jednego styku rozciągającego się w poprzek co najmniej części elementu pojemnościowego, a korzystnie rozciągającego się w poprzek co najmniej dwóch trzecich powierzchni styku elementu pojemnościowego. W miejscu, w którym rurka jest odkształcalna, zapewniono korzystnie wiele promienistych szczelin w co najmniej jednej lokalizacji wzdłuż podłużnego elementu przewodzącego, szczeliny rozciągają się poprzez ściankę tak, że ścianka jest otwarta w obszarze szczeliny. Korzystnie każda ze szczelin rozciąga się w kierunku wydłużania podłużnego elementu przewodzącego. Dzięki rozciąganiu się szczelin w części drogi wzdłuż długości rurki, rurkę można odkształcać, tworząc styki rozciągające się w poprzek co najmniej części elementu pojemnościowego, zwłaszcza w poprzek jednej powierzchni elementu pojemnościowego. Zestawy szczelin zawierające wiele promienistych szczelin mogą być powtarzane wzdłuż rurki w rozmieszczonych odstępach, z rozmieszczeniem pomiędzy poszczególnymi zestawami szczelin odpowiadającymi odległościom, pomiędzy którymi wymagane są styki. W związku z tym pierwszy zestaw promienistych szczelin zapewni pierwszy zestaw styków do połączenia z powierzchnią pierwszego elementu pojemnościowego, z następnym zestawem szczelin zapewniającym drugi zestaw styków do połączenia z drugim elementem pojemnościowym rozmieszczonym wzdłuż rurki, a zapewnione powtarzające się zestawy szczelin są zależne od liczby elementów pojemnościowych umiejscowionych na elemencie przewodzącym. Szczeliny są korzystnie rozmieszczone obwodowo w równych odstępach, i zapewnione są 2, 3, 4, 5 lub nawet więcej szczelin, przy czym korzystne są zwłaszcza cztery szczeliny.

3 PL B1 3 Elementy pojemnościowe mogą być korzystnie kondensatorami pierścieniowymi, z elementami indukcyjnymi korzystnie wykonanymi z materiału ferrytowego i zazwyczaj każdy będący w formie bryły ferrytowej z otworem. Urządzenie izolacyjne może również zawierać osłonę, zazwyczaj z metalu lub z innego materiału przewodzącego elektryczność, wewnątrz której jest umiejscowiony co najmniej jeden element pojemnościowy, co najmniej jeden element indukcyjny i podłużny element przewodzący, przy czym styki wykonane są z obszarów osłony. Osłona może być wykonana z wstępnie określonymi obszarami styków, z wstępnie określonymi obszarami styków łatwo odkształcalnymi w kierunku odchodzącym od reszty osłony, dzięki czemu stykają się one z elementami pojemnościowymi. Tam, gdzie na osłonie wykonane są styki, styki te mogą łączyć się zarówno z elementami pojemnościowymi jak i z elementami izolacyjnymi, służąc jako uchwyty przytrzymujące element izolacyjny w miejscu. W szczególnie korzystnym przykładzie wykonania, zarówno element przewodzący jak i osłona mogą być wyposażone w styki, tak, że styki powiązane z rurką łączą się z pierwszą powierzchnią każdego elementu pojemnościowego, a styki powiązane z osłoną łączą się z drugą powierzchnią każdego elementu pojemnościowego. Wynalazek zostanie poniżej opisany na podstawie przykładu, w nawiązaniu do załączonych figur rysunku, na którym: fig. 1 przedstawia schematyczny schemat elektryczny zewnętrznego urządzenia izolacyjnego do przewodów koncentrycznych; fig. 2 przedstawia częściowy przekrój pierwszego przykładu wykonania wynalazku, zawierającego podłużny element przewodzący; fig. 3(a) i (b) przedstawiają odpowiednio widok z przodu i z boku podłużnego elementu przewodzącego; fig. 4 do 6 przedstawiają rzuty perspektywiczne ilustrujące montaż elementów pierwszego przykładu wykonania wynalazku; fig. 7 przedstawia widok rozstrzelony podzespołów w ramach pierwszego przykładu wykonania wynalazku; fig. 8 przedstawia częściowy przekrój drugiego przykładu wykonania wynalazku i proces wynalazku; fig. 9 do 11 przedstawiają montaż elementów drugiego przykładu wykonania wynalazku; fig. 12 przedstawia widok rozstrzelony podzespołów drugiego przykładu wykonania wynalazku; fig. 13 przedstawia częściowy przekrój trzeciego przykładu wykonania wynalazku; a fig. 14 przedstawia widok rozstrzelony podzespołów trzeciego przykładu wykonania wynalazku. OPIS Fig. 1 przedstawia schemat elektryczny zewnętrznego, koncentrycznego elementu filtrującego urządzenia lub modułu 10 podwójnej izolacji galwanicznej, zawierającego wiele brył ferrytowych 12 połączonych elektrycznie w szereg, i powiązanych z nimi kondensatorów bocznikujących 14. Liczba, wielkość i wartości podzespołów 12, 14 są zmienne, zależnie od wymaganych właściwości. Problemy występują przy elektrycznych granicznych powierzchniach styku pomiędzy podzespołami, co wpływa na sprawność i niezawodność. Aby ograniczyć elektryczne graniczne powierzchnie styków, a tym samym aby poprawić niezawodność i sprawność, proponowane jest zastosowanie zmodyfikowanych urządzeń podwójnej izolacji galwanicznej, jak pokazano w odniesieniu do fig. 2 do 14. Pierwszy przykład wykonania przedstawiono w nawiązaniu do fig. 2 do 7. Moduł 16 podwójnej izolacji galwanicznej przedstawiono w przekroju poprzecznym tak, że połowa modułu jest widoczna i zawiera przewodzący prąd elektryczny korpus 18 modułu, w którym są umiejscowione bryły ferrytowe 20 i kondensatory pierścieniowe 22 o postaci tarcz z otworami mających zewnętrzne powierzchnie o kształcie kołowym ze środkowym kanałem rozciągającym się pomiędzy obiema powierzchniami. Izolatory ferrytowe 24, mające centralny otwór lub kanał, są umieszczone pomiędzy sąsiadującymi ze sobą blokami ferrytowymi i kondensatorami pierścieniowymi dla zapobiegania styczności elektrycznej pomiędzy blokami ferrytowymi i kondensatorami pierścieniowymi. Przewodząca prąd elektryczny podkładka talerzowa 26 jest umieszczona pomiędzy każdym kondensatorem pierścieniowym 22 a izolatorem ferrytowym 24 i jest ułożona dla zapewnienia fizycznej i elektrycznej styczności z przewodzącą

4 4 PL B1 osłoną 18, dla zapewnienia styczności elektrycznej pomiędzy osłoną 18 a kondensatorem pierścieniowym 22. Pusta w środku, elastyczna, podłużna rurka 30 jest przewodnikiem elektrycznym i rozciąga się poprzez elementy 20, 22, 24, 26 z otworami i zawiera zespoły styków 32, rozmieszczone wzdłużnie w miejscach odpowiadających lokalizacji kondensatorów pierścieniowych 22 tak, że styki 32 mają bezpośrednią styczność fizyczną i elektryczną z sąsiednim kondensatorem pierścieniowym 22. Elektrycznie przewodzące styki 32 zapewniają obszary dla elektrycznej styczności pomiędzy rurką 30 a każdym kondensatorem, tym samym redukując elektryczne granice pomiędzy rurką wewnętrzną 30 a powierzchniami styku kondensatorów pierścieniowych. Osłonę przedstawiono z dwoma bryłami ferrytowymi 20 i dwoma kondensatorami pierścieniowymi 22, ale można też powtórzyć pary jednej bryły ferrytowej i jednego kondensatora, aby uzyskać wymagane charakterystyki modułu i wymagane wydłużenie długości osłony modułu. Rurka 30 została przedstawiona szczegółowo w kontekście fig. 3(a) i 3(b) i ma trzy zestawy 34, 34 i 34 promienistych szczelin 36 o równej długości, rozmieszczonych wzdłuż rurki 30, z czterema promienistymi szczelinami 36 w każdym zestawie, równomiernie rozłożonymi wokół obwodu rurki. Każda szczelina jest tak nacięta lub uformowana, aby rozciągała się poprzez powierzchnię ścianki. Liczba szczelin w każdym zestawie i rozmieszczenie pomiędzy zestawami zależy od liczby i rozmieszczenia kondensatorów pierścieniowych 26, z zestawem szczelin zapewnionym dla każdego kondensatora pierścieniowego 22. Chociaż na fig. 3 przedstawiono trzy zestawy zawierające po cztery promieniste szczeliny, które rozmieszczono wzdłuż rurki 30, liczba szczelin na zestaw może wynosić dwie, trzy, cztery lub więcej. Elastyczność podatnej rurki 30 umożliwia deformację obszarów ze szczelinami podczas montażu modułu dla uformowania styków 32, jak widać na fig. 2. Można to zaobserwować w nawiązaniu do fig. 4 do 7, na których przedstawiono konstrukcję modułu 16. Do montażu modułu 16 przewidziano podzestaw pierścienia przytrzymującego 40, końcowego izolatora zewnętrznego 42, przewodzącej elektrycznie podkładki talerzowej 26, kondensatora pierścieniowego 22 i rurki wewnętrznej 30 z wstępnie wykonanymi szczelinami. Rurkę 30 należy wprowadzić do kanału lub otworu kondensatora 22 tak, aby przylegała do pierścienia przytrzymującego 40. Następnie rurka 30 prowadzona jest w kierunku kondensatora 22, patrz fig. 5, co powoduje że ścianki rurki rozchodzą się na zewnątrz w obszarze szczelin 34, tworząc zawiasowe styki 32 mające dwukrotną grubość ścianek, ze stykami 32 mającymi bezpośrednią styczność fizyczną i elektryczną z kondensatorem pierścieniowym 22. Granice pomiędzy powierzchniami styku rurki wewnętrznej i kondensatorów pierścieniowych są redukowane przez zagięte styki, łączące się z jedną powierzchnią każdego z kondensatorów pierścieniowych 22. Długość każdej ze szczelin jest równa mniej więcej dwukrotności promienistego odstępu pomiędzy zewnętrzną średnicą rurki 30 a zewnętrzną krawędzią bloku ferrytowego 20, z dodatkiem na promień krzywizny na końcu styku, co umożliwia stykom 32 pokrycie dwóch trzecich odsłoniętej powierzchni stykowej kondensatora 26. Bryła ferrytowa 20 jest dołączona do tego częściowego zestawu tak, że rurka 30 rozciąga się poprzez środkowy otwór lub kanał w bryle ferrytowej 20. Następnie do zespołu dołączane są kolejno izolator ferrytowy 24, przewodząca elektrycznie podkładka talerzowa 26 i kondensator pierścieniowy 22, jak pokazano, a procedura kształtowania styków jest powtarzana dla szczelin powiązanych z zestawem 34, patrz fig. 6. Powyższa procedura montażu podzespołów i kształtowania styków powtarzana jest dla tak wielu kondensatorów, ilu wymaga moduł 16, po czym na końcu montowany jest izolator końcowy 44, a po nim przewodzący elektrycznie korpus lub osłona 18 modułu. Fig. 7 przedstawia widok rozstrzelony wszystkich podzespołów wchodzących w skład modułu 16. Mimo że rurka 30 zilustrowana jest z wychodzącymi z niej stykami 32, styki te nie są formowane dopóki nie zostaną umieszczone na rurce 30 wszystkie kondensatory pierścieniowe 22. Po umieszczeniu na rurce 30 wszystkich podzespołów, podzespoły są ze sobą ściskane tak, aby wszystkie palce przewodzących elektrycznie podkładek 26 ściśle uchwyciły korpus 18 modułu, a całość zespołu pozostaje ściśnięta w wyniku jego wpasowania pomiędzy korpus 18 modułu a pierścień przytrzymujący 40, uzyskując gotowy moduł, jak pokazano na fig. 2. Na fig. 8 przedstawiono drugi przykład wykonania 48, w którym styki 50 formowane są w osłonie 18 modułu, dla połączenia fizycznego i elektrycznego kondensatora pierścieniowego 22 z przewodzącą elektryczność osłoną 18. Przewodząca elektryczność rurka 52, która uformowana jest bez szczelin, rozciąga się poprzez środkowe otwory podzespołów tarczowych. W wyniku wycinania i zaginania styków z osłony 18 podczas montażu, osłona 18 modułu wchodzi w bezpośrednią styczność

5 PL B1 5 fizyczną z jedną powierzchnią kondensatora pierścieniowego 22, dzięki czemu redukowane są elektryczne granice pomiędzy powierzchniami styku korpusu 18 modułu a powierzchniami styku kondensatorów pierścieniowych. Fig. 9 do 12 przedstawiają montaż według drugiego przykładu wykonania. Najpierw izolator końcowy 42 i przewodząca elektrycznie rurka wewnętrzna 52 montowane są w pustym korpusie 18 modułu, patrz fig. 9. Wiele równomiernie rozmieszczonych po obwodzie styków 50 formowanych jest następnie w wyniku nacinania lub wybijania w bocznej powierzchni korpusu 18 modułu i zaginanych w dół, aby przytrzymywały końcowy izolator 42 w położeniu względem końcowego elementu powrotnego 54, patrz fig. 10, dzięki czemu zapewniony jest punkt styczności elektrycznej i fizycznej dla następnego podzespołu, kondensatora pierścieniowego 22. Kondensator pierścieniowy 22 jest następnie wprowadzany wzdłuż rurki 52 i umiejscawiany na izolatorze końcowym 42, przewodząca elektrycznie wewnętrzna podkładka pierścieniowa sprężysta 60 z otworem wprowadzana jest wzdłuż rurki 52, aż do momentu gdy zarówno wewnętrzna podkładka pierścieniowa sprężysta 60 i styki 50 na korpusie 18 modułu mają dobrą styczność elektryczną z kondensatorem pierścieniowym 22. Bryła ferrytowa 20, izolator ferrytowy 24 są każdy doprowadzany wzdłuż rurki 52, a kolejny zestaw styków 50 wycinany w korpusie 18 modułu i następnie wyginany do wewnątrz, aby przytrzymywać podzespoły na miejscu, patrz fig. 11. Utworzenie styków 50 stykowych na korpusie 18 modułu ogranicza elektryczne granice pomiędzy powierzchniami styku korpusu 18 modułu i kondensatorów pierścieniowych. Fig. 12 przedstawia podzespoły do montażu modułu 48, z każdą grupą podzespołów pomiędzy kolejnymi zestawami rozmieszczonych wzdłużnie styków powtórzonymi zgodnie z potrzebą dla uzyskania wymaganych charakterystyk elektrycznych dla modułu 48. Tak więc mimo przedstawienia z dwoma bryłami ferrytowymi 20, 20, dowolna liczba brył ferrytowych i związanych z nimi podzespołów może być zawarta w module 18. Na zakończenie montażu modułu 48 dla podzespołów przedstawionych na fig. 12, w korpusie 18 modułu, powyżej pierwszego izolatora ferrytowego 24, wycinany jest kolejny zestaw styków, które są następnie zaginane. Procedura montażu kondensatora 22, wewnętrznej podkładki pierścieniowej sprężystej 60, bryły ferrytowej 20, izolatora ferrytowego 24, a następnie wycinania i zaginania styków 50 w korpusie 18 modułu jest powtarzana, aż do momentu zamontowania wymaganej liczby kondensatorów 22. Ostatni izolator 24 dociskany jest za pomocą ostatniego zestawu styków, a potem końcowy kondensator 22, końcowa nakładka 60 i końcowy izolator 44 są dodawane i pierścień przytrzymujący 62 jest dociskany do korpusu 18 modułu dla ukończenia montażu. Trzeci przykład wykonania 70, przedstawiony na fig. 13 i 14, łączy w sobie zastosowanie zewnętrznych styków wciśniętych do wewnątrz w osłonie 18, jak w przykładzie drugim, ze stykami uformowanymi z naciętej, elastycznej i przewodzącej elektrycznie rurki z pierwszego przykładu wykonania, uzyskując tym samym konfigurację o minimalnej elektrycznej granicy. Wewnętrzne podkładki pierścieniowe sprężyste 60, 60, 60 nie są wymagane w tym przykładzie wykonania, ponieważ rurka 30 zapewnia styki 32 dla fizycznej i elektrycznej styczności z jedną powierzchnią kondensatorów pierścieniowych 22, a styki 50 stykają się z inną powierzchnią kondensatorów pierścieniowych 22. Wynalazek redukuje elektryczne graniczne powierzchnie styku w zewnętrznym urządzeniu izolacyjnym do przewodów koncentrycznych, poprzez redukcję liczby podzespołów wewnętrznych, na przykład poprzez zastąpienie podkładek stykami które są zintegrowanymi częściami wymaganych podzespołów. Tym samym moduły zawierające elementy niezbędne do zapewnienia zewnętrznego koncentrycznego filtra z podzespołami, które w porównaniu ze stanem techniki redukują elektryczne graniczne powierzchnie styku pomiędzy poszczególnymi podzespołami dla uzyskania wyższej sprawności i niezawodności urządzenia. Zastrzeżenia patentowe 1. Urządzenie izolacyjne do zewnętrznego koncentrycznego ekranowania, przy czym urządzenie izolacyjne zawiera co najmniej jeden element pojemnościowy i co najmniej jeden element indukcyjny, a każdy z tych elementów ma kształt tarczy z otworem, i podłużny element przewodzący prąd elektryczny rozciągający się poprzez i w styczności elektrycznej z tarczami z otworami, przy czym zapewniony jest co najmniej jeden przewodzący elektryczność styk dla styczności z co najmniej częścią elementu pojemnościowego.

6 6 PL B1 2. Urządzenie izolacyjne według zastrz. 1, w którym co najmniej jeden styk rozciąga się pod kątem wynoszącym zasadniczo 90 względem podłużnego elementu przewodzącego. 3. Urządzenie izolacyjne według zastrz. 1 albo zastrz. 2, w którym tarcze z otworami tworzące element pojemnościowy i element indukcyjny mają powierzchnię pierwszą, powierzchnię drugą i środkowy kanał rozciągający się pomiędzy powierzchniami pierwszą i drugą, przy czym podłużny element przewodzący przechodzi wewnątrz kanałów wszystkich tarcz z otworami. 4. Urządzenie izolacyjne według któregokolwiek z powyższych zastrzeżeń, w którym podłużny element przewodzący jest pustą w środku rurką. 5. Urządzenie izolacyjne według któregokolwiek z powyższych zastrzeżeń, w którym podłużny element przewodzący jest elastyczną, pustą w środku rurką. 6. Urządzenie izolacyjne według zastrz. 5, w którym rurka jest odkształcalna dla utworzenia co najmniej jednego styku rozciągającego się w poprzek co najmniej części elementu pojemnościowego. 7. Urządzenie izolacyjne według zastrz. 6, w którym zapewniono wiele promienistych szczelin w co najmniej jednej lokalizacji wzdłuż podłużnego elementu przewodzącego. 8. Urządzenie izolacyjne według zastrz. 7, w którym każda ze szczelin rozciąga się w kierunku wydłużania podłużnego elementu przewodzącego. 9. Urządzenie izolacyjne według zastrz. 7 albo zastrz. 8, w którym szczeliny są rozmieszczone obwodowo w równych odstępach. 10. Urządzenie izolacyjne według któregokolwiek z zastrz. 7 do 9, w którym zestaw zawierający wiele promienistych szczelin jest powtarzany wzdłuż rurki w rozmieszczonych odstępach. 11. Urządzenie izolacyjne według któregokolwiek z powyższych zastrzeżeń, zawierające ponadto osłonę, wewnątrz której jest umiejscowiony co najmniej jeden element pojemnościowy, co najmniej jeden element indukcyjny i podłużny element przewodzący, przy czym styki wykonane są z obszarów osłony. 12. Urządzenie izolacyjne według zastrz. 11, w którym styki łączą się zarówno z elementami pojemnościowymi jak i z elementami izolacyjnymi, służąc jako uchwyty przytrzymujące element izolacyjny w jego położeniu. 13. Urządzenie izolacyjne według zastrz. 11 albo zastrz. 12, w którym osłona jest wykonana z wstępnie określonymi obszarami styków. 14. Urządzenie izolacyjne według któregokolwiek z powyższych zastrzeżeń, w którym elementy pojemnościowe są kondensatorami pierścieniowymi. 15. Urządzenie izolacyjne według jednego z powyższych zastrzeżeń, w którym elementy indukcyjne wykonane są z materiału ferrytowego.

7 PL B1 7 Rysunki

8 8 PL B1

9 PL B1 9

10 10 PL B1

11 PL B1 11

12 12 PL B1

13 PL B1 13

14 14 PL B1 Departament Wydawnictw UPRP Cena 4,92 zł (w tym 23% VAT)