Hohlleiter-Schalter

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Auch Waveguide-Shutter oder WGS

WGS1 an der Senderanlage PETRA-SL.
Das Handrad zum Öffnen der Hohlleiterflansche ist zur Sicherung gegen unbefugte Bedienung von der Achse des grünen Getriebekastens entfernt
Verschiebbare Al-Platte. Die verschiebbare Al-Platte wirkt in Stellung "geschlossen" als HF-Kurzschluss und ermöglicht in Stellung "geöffnet" über die rechteckige Aussparung den ungehinderten HF-Fluss.

WG-Shutter CAD.png
Der Hohlleiterschalter -WGS- wirkt wie ein Schütz für Hohlleiterwellen. Im geöffneten Zustand gibt er den Hohlleiter in vollem Querschnitt frei und lässt die HF störungsfrei passieren. Im geschlossenen Zustand ist der Hohlleiterquerschnitt durch eine Aluminiumplatte vollständig verschlossen, so dass die HF vollständig reflektiert wird. Eine Schaltung aus vier WGS, vier 3-dB-Kopplern und vier als HF-Phasenschieber dienenden Hohlleiter-Posaunen, bietet bei PETRA die Möglichkeit zwei Senderanlagen und zwei Cavity-Gruppen in unterschiedlicher Weise zu kombinieren.

Vom Einsatz kommerziell erhältlicher Hohlleiterschalter wurde bei PETRA aus Gründen der Betriebs- und Personensicherheit Abstand genommen. Stattdessen wurde in Zusammenarbeit der Gruppen MHFe und ZM ein Hohlleiterschalter konzipiert, konstruiert und gebaut, der durch den Verzicht auf anfällige HF-Federkontakte und durch einen offensichtlichen Schaltzustand die Sicherheitsvorstellungen erfüllt.


Funktion

WGS, Skizze mit Bezeichnungen.PNG
Der Schalter öffnet das Hohlleitersystem durch das Trennen zweier Hohlleiterstücke. Dabei ist das eine Hohlleiterstück am Untergestell fixiert. Die Flansche der Hohlleiterstücke werden im Betriebsfall durch 26 Tellerfedernpakete zusammengedrückt. Zwischen den Hohlleiterflanschen liegt eine verschiebbare Al-Platte, die in Stellung "geschlossen" als HF-Kurzschluss wirkt und in Stellung "geöffnet" über die rechteckige Aussparung den ungehinderten HF-Fluss ermöglicht. Die Platte wird über zwei Bronze-Schienen geführt. Sie kann dem System auch komplett entnommen werden, z.B. zur Wartung.

Die Tellerfederpakete sind über den Andrückflansch mit dem sogenannten Joch verbunden. Die Tellerfedern lassen sich mit den Feingewindeschrauben einstellen und vorspannen.

Das Joch besteht aus zwei am Hohlleiter beweglich montierten, ausgebrochenen Blechen. Diese schließen über ein Kipphebelsystem(je zwei Kipphebel pro Seite) und den Andrückleisten den Kraftfluss zurück zum Flansch. Die Andrückleisten werden am Joch über zwei Schienen geführt.

Die Kipphebel ermöglichen eine bi-stabile Schaltersituation. Der Winkel zwischen den Kipphebeln bestimmt die Andruckkraft der Tellerfedern bzw. den Abstand der Hohlleiterflansche (Schalter ist geöffnet).

Die Betätigung der Kipphebel erfolgt über eine Schwinge (hier: „Pleuel“). Die Schwinge verbindet die beidseitigen Kipphebel. Die „Gabel“ bildet den zweiten Hebel der Schwinge ist über eine 90° angeordnete Langlochführung (Kulissenführung) mit dem Kugelgewindetrieb verbunden. Die Kugelgewindespindel ist Bestandteil des Hubelementes. Das freie Ende der Spindel ist über ein Rillenkugellager am Spindelbock gelagert (Loslager), welcher wiederum mit dem Joch verschraubt ist.

Anwendung bei PETRA

Das Hochfrequenzsystem für PETRA-3 besteht aus zwei 500-MHz Senderanlagen mit je 1,6 MW Nennausgangsleistung. Die Hochfrequenzleistung der Senderanlagen wird über ein Hohlleitersystem auf zwei Gruppen mit je 6 Beschleunigungs-Cavities verteilt. Im Falle einer Senderanlagenstörung können beide Cavity-Gruppen auch von nur einer Senderanlage gespeist werden. Die defekte Senderanlage ist dabei von den Beschleunigungs-Cavities abgekoppelt und kann zur Störungsanalyse und -behebung unabhängig vom Strahlbetrieb betrieben werden. Zur Umschaltung der Betriebsarten sind vier Hohlleiterschalter (Waveguide-Shutter, WGS) installiert.

Die Betriebsarten

0: undefiniert
1: "Sender Süd Links" auf Absorber; "Sender Süd Rechts" auf Absorber
2: "Sender Süd Links" speist die Cavity-Gruppen "Cavities_SL" und "Cavities_SR"
3: "Sender Süd Rechts" speist die Cavity-Gruppen "Cavities_SL" und "Cavities_SR"
4: "Sender Süd Links" speist Cavity-Gruppe "Cavities_SL"; "Sender Süd Rechts" speist Cavity-Gruppe "Cavities_SR" (Normalbetrieb)


Die Betriebsart 2
"Sender Süd Links" speist die Cavity-Gruppen "Cavities_SL" und "Cavities_SR"
ist in nachstehender Abbildung dargestellt. Sender Süd Rechts läuft auf Absorber.

PETRA, 1-Sender-Btrb.PNG