Die meisten Durchgangsloch-Schleifringe nutzen Reibungskontakt als elektrische Verbindungsart. Diese ist sicher, zuverlässig und erfüllt die vom Kunden geforderte Kanalanzahl. Die aktuell auf dem Markt erhältlichen Schleifringe verwenden im Allgemeinen diese Kontaktform. Andere Verfahren wie Quecksilberkontakt, Infrarot- und Funkübertragung sind derzeit noch nicht weit verbreitet, da die so hergestellten Schleifringe noch einige Einschränkungen aufweisen. Beispielsweise besteht bei Quecksilberkontakten die Gefahr von Leckströmen, die Herstellung von mehr als acht Kanälen ist schwierig und die Produktionskosten sind sehr hoch. Infrarot- und Funkübertragung sind anfällig für Signalstörungen, und die Übertragung von Hochstromkanälen ist auf diese Weise nicht möglich.
Schleifringbaugruppen lassen sich anhand der Frequenz des Übertragungssignals in Niederfrequenz-, Mittelfrequenz- und Hochfrequenz-Drehgelenke unterteilen. Im Allgemeinen werden jedoch nur die ersten beiden Typen betrachtet. Zu den elektrischen Kenngrößen von Schleifringbaugruppen zählen Isolationswiderstand, Kontaktwiderstand, Durchschlagsfestigkeit und Übersprechen. Bei Mittelfrequenz-Schleifringen müssen aufgrund der hohen Frequenz zusätzlich Schirmung, Impedanzanpassung und Störspannung berücksichtigt werden. Konstruktionstechnisch ist ein zuverlässiger Kontakt unerlässlich, um die kontinuierliche Verbindung aller Leitungen zu gewährleisten. Daher sind eine gute elektrische Leitfähigkeit des Bürstenmaterials, ein angemessener Anpressdruck, geringe Exzentrizität und Vibrationen, eine hohe Verschleißfestigkeit, ein niedriges Reibmoment und eine einfache Wartung erforderlich.
1) Niederfrequenz-Schleifring: Eine Schleifringanordnung, die mittels Gleitkontakt Niederfrequenzsignale und -energie überträgt. Gängige Schleifringe sind zylindrische und Differenzialschleifringe. Die Leiterringe zylindrischer Schleifringe werden in flache und V-förmige Ringe unterteilt. Als Materialien für die Leiterringe dienen üblicherweise Kupfer, Messing, Silber und Gold. Die Bürsten bestehen aus Palladium, Goldlegierungen oder vergoldeten Drahtbürsten sowie Kupfer-Graphit-Verbundbürsten. Bei einer großen Anzahl von Schleifringen besteht der zylindrische Schleifring aus zwei Sätzen oberer und unterer Bürsten sowie einem Differenzialadapter, was jedoch zu großen axialen Abmessungen führt. Der Einsatz von Differenzialschleifringen kann axiale Abmessungen, Volumen und Gewicht deutlich reduzieren. Der Differenzialschleifring besteht ebenfalls aus zwei Sätzen oberer und unterer Bürsten sowie einem Differenzialadapter. Die obere Bürste dreht sich mit dem Azimut der Antenne, während die untere Bürste fixiert ist. Auf der Differenzialadapterplatte befinden sich zwei Sätze oberer und unterer Kontaktstücke. Die entsprechenden Kontaktstücke sind durch Drähte verbunden, und der Differenzialmechanismus sorgt dafür, dass ihre Drehzahl der halben Azimut-Drehgeschwindigkeit entspricht. Bei Drehung der Antenne fließt der Strom, der in jede untere Bürste eintritt, durch einen oder zwei Kontaktkreise auf dem Differenzialdrehtisch und tritt über die entsprechende obere Bürste aus. Dadurch wird sichergestellt, dass der Stromkreis zwischen dem festen und dem rotierenden Teil stets geschlossen ist. Abrieb durch den Schleifring kann einen Kurzschluss zwischen den Schleifringen verursachen. Daher muss die Konstruktion leicht zu reinigen sein. Üblicherweise wird eine kombinierte Bauweise verwendet, um die Reparatur oder den Austausch von Komponenten vor Ort zu erleichtern.
2) Zwischenfrequenz-Schleifring: Eine Schleifringanordnung zur Übertragung von Radar-Zwischenfrequenzsignalen (mehrere zehn Megahertz) und -Energie. Dieser Schleifring arbeitet mit höheren Frequenzen und muss abgeschirmt werden. Herkömmliche Hochgeschwindigkeits-Schleifringe können auch zur Übertragung von Signalen unter 12 MHz verwendet werden. Ein Ring ist mit dem Innenleiter, der andere als Schirmring mit der Außenschicht des Kabels verbunden. Koaxial geschirmte Schleifringe werden üblicherweise zur Übertragung von Signalen über 12 MHz eingesetzt. Der Querschnitt dieses Schleifrings ist rillenförmig und entspricht im Wesentlichen einem rechteckigen Koaxialleiter. Es gibt auch kapazitive Zwischenfrequenz-Schleifringe. Der Innenleiter ist ringförmig und wird von einem Isolierkissen in der Schirmschicht getragen. Zwischen dem rotierenden und dem festen Teil befindet sich ein Spalt; sie berühren sich nicht. Das Zwischenfrequenzsignal wird kapazitiv eingekoppelt. Bei begrenztem Antennendrehbereich kann anstelle eines Schleifrings eine Kabelwickelvorrichtung verwendet werden.
Veröffentlichungsdatum: 13. August 2024