CN103578649A - 具有至少一个超导性电缆的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种装置，其具有至少一个超导性电缆和包绕所述超导性电缆的低温恒温器，所述低温恒温器具有至少一个绝热管，所述绝热管包围所述超导性电缆并且包围出用于冷却剂流通的空腔。所述低温恒温器与位于其中的超导性电缆一样，连接在电能传输段的固定部分上。在所述低温恒温器(KR)的每个设计用于连接传输段的固定部分的端部上，两个波纹管被彼此间隔地安装在同一个端部上，并且在位于所述低温恒温器(KR)的两个端部的每一个上的两个波纹管之间安装有属于所述低温恒温器(KR)的、绝热的且弯曲走向的管段。

Description

具有至少一个超导性电缆的装置
技术领域
本发明涉及一种装置，其具有至少一个超导性电缆和包绕所述超导性电缆的低温恒温器，所述低温恒温器具有至少一个绝热管，所述绝热管包围所述超导性电缆并且包围出用于冷却剂流通的空腔，其中，所述低温恒温器与位于其中的所述超导性电缆一样，连接在电能传输段的固定部分上。
背景技术
例如由EP 1 617 537 B1获知上述装置。
所述传输段的固定部分可以是终端接头或联接接合子，两个由低温恒温器和电缆构成的长段通过所述固定部分相互连接。
超导性电缆具有由在达到足够低的温度时转变为超导状态的材料制成的导电体。只要确定的电流强度不超过临界电流强度，相应构成的导体的直流电阻在足够冷的情况下为零。合适的超导物质例如是基于稀土元素的氧化物质(ReBCO)、尤其YBCO(钇-钡-铜氧化物)、或BSCCO(铋-锶-钙-铜氧化物)。足以使这种材料处于超导状态的低温例如在67K和110K之间。但是，也有超导物质、例如二硼化镁，如果要其转变为超导状态，必须将其冷却到更低的温度。适用于所有这些材料的冷却剂例如是氮、氦、氖和氢或是这些物质的混合物。
当具有至少一个超导性电缆的装置工作时，电缆自身在低温恒温器内被剧烈冷却，由此使电缆由于热力收缩而变得更短。为了确保传输段的可靠性，必须采取预备措施，从而可以补偿电缆的缩短。
2010年7月22日出版的物理杂志(Journal of Physics)第234期第三卷第1至6页中描述了一组关于与超导性电缆冷却的试验。将电缆布置在低温恒温器内，该长度为16m的低温恒温器以弯曲的走势被布置在两个标记为低温恒温器A和B的端部位置之间。在所述端部位置中的每一个上，将唯一的波纹管安装于在该区域内一直直线延伸的低温恒温器内。
由US 2010/0285968 A1获知一种用于对超导性电缆冷却时的热力收缩进行补偿的方法。相应装置的结构是一种集中、抗拉的构件。此外，在专利文献中还阐述了，具有由薄金属构成的形成波纹的罩壳。
在EP 0 807938 A1中提供了一种由四个在径向上彼此隔开的管组成的用于超导性电导体的外罩。这些管交替地具有直线形的具有较高机械强度的部段和横向形成波纹的部段，由此该刚性的外罩可弯曲。
根据US 2006/0211579 A1，设计成管的超导性电缆的直线延伸的部段通过波纹管相互连接。由此应该能截断地震的效应并抵消地面的不平整。
在根据EP 1 720 176 B1的装置中，超导性电缆如此安装在低温恒温器中，即该超导性电缆在室温下以波纹或螺旋形式延伸。所述电缆由此所产生的相对于低温恒温器的超长部分通过交叉状的网络被稳定，该网络与电缆点状连接。
由前述EP 1 617 537 B1获知一种具有在低温恒温器内布线的与终端接头相连接的超导性电缆的装置。所述终端接头的导电体装配了由导电材料制成的、具有径向弹力薄片的管状构件，在组装状态下，超导性电缆的导体伸入所述构构件中。当发生与热力相关的长度变化时，所述超导性电缆的导体可以沿其长度方向在管状构件中滑动。
发明内容
由此，本发明要解决的技术问题是，如何简化上述装置的结构。
按照本发明，所述技术问题被由此解决：
在所述低温恒温器(KR)的每个设计用于连接所述传输段的固定部分的端部上，两个波纹管被彼此间隔地安装在同一个低温恒温器或同一个低温恒温器端部内，并且
在位于所述低温恒温器的两个端部的每一个上的两个波纹管之间安装有属于所述低温恒温器的、绝热的且弯曲走向的管段。
在所述装置中，超导性电缆在未经任何特别处理的情况下被布置在例如两个终端接头之间，并且以通常的技术与终端接头导电连接。随之同样与终端接头固定连接的低温恒温器在其连接着终端的端部可分别通过两个波纹管进行弹性形变，使得低温恒温器能够以简单的方式随由于冷却而造成的电缆的缩短而动。通过弯曲的管段(电缆被引导穿过该管段)而相连接的波纹管由于变短的电缆而被挤压在一起，并且由此自身被缩短。在此，两个波纹管通过弯曲的管段均匀地承受机械负荷并且被相等地挤压。低温恒温器的冗余长度并不影响电缆的缩短。
所述管段可以设计为易弯曲的，然而还是光滑且由此是刚性的。
附图说明
以下附图中示出发明客体的实施例。在附图中：
图1示出根据本发明的装置的示意图；
图2示出沿剖切线II-II剖切图1的剖面放大图；
图3示出根据图1的装置的局部放大图；
图4示出相对于图3的所述装置的其他变型。
具体实施方式
在图1中示意性地示出两个作为电能传输段的固定部分的终端接头1和2。这种终端接头是已知的，从而不必过于详细地阐述其结构。在所述两个终端接头1和2上固定连接有低温恒温器KR和位于其内的超导性电缆SK(图2)。
所述低温恒温器KR应该具有至少一个由金属或塑料制成的绝热管，用于容纳电缆SK和冷却剂流通。在根据图2的实施方式中，所述低温恒温器KR由两个同轴的且相互间隔布置的由金属、优选由不锈钢制成的管3和4构成，在所述两个管3和4之间布置有间距保持件和绝热件5、优选真空绝热件。所述管3和4可以垂直于其长度方向形成波纹，并且由此可以较好地弯曲。所述低温恒温器KR除了包绕电缆SK，还包围出一个空腔HR，冷却剂可以穿过该空腔HR流通。超导性电缆SK的结构是任意的。在低温恒温器KR内也可以布置两个或多个超导性电缆。
在图3中示出根据本发明的装置与终端接头1的连接情况。相应的结构以相同的方式也适用于终端接头2。与被低温恒温器KR包绕的电缆SK一样，低温恒温器KR同样与终端接头1固定连接。在另一个在此自由的端部上，低温恒温器KR和被低温恒温器KR包绕的电缆SK固定地连接在电能传输段的另一个固定部分上。所述低温恒温器KR在其端部具有两个波纹管6和7，所述波纹管6和7被相互间隔地安置在低温恒温器KR内。所述波纹管6和7通过弯曲的、属于低温恒温器KR的管段8相互连接。如图3所示，波纹管6和7优选关于管段8对称安置。当所述低温恒温器KR根据图2由两个同轴的管组成时，那么在两个管中的每个管中都安装有波纹管。
所述管段8被构造得与低温恒温器KR相同是有利的。由此，管段8可以仅由一个绝热管部段构成，或者由两个同心的且相互间隔布置的管组成的双管部段构成，在两个管之间安置有绝热件。所述管段8的一条或两条管可以被设计为光滑的且由此是刚性的，但也可被制成波纹的且由此是易于弯曲的。如在图3中的优选实施方式所示，所述管段8有利地被弯曲180°、或者至少被弯曲约180°，从而得到与管段8连接的波纹管6和7的对称布置。
在图3a中示出在室温条件下按照本发明的装置。所述波纹管6和7则优选具有其完整长度。当所述装置工作时，冷却剂在低温恒温器KR中流通，使电缆SK被冷却剂冷却并且由此缩短。在此，所述电缆SK紧贴在管段8的壁上，并且沿箭头P的方向拉管段8。由此，所述波纹管6和7被挤压，并且在优选根据图3的对称的实施方式中还被相等地挤压。由图3b示出波纹管6和7的相应缩短的最终状态。
在图4中示出了用作电能传输段的固定部分的连接套管9，低温恒温器KR和被其包绕的电缆SK从两侧固定连接在所述连接套管9上。在所示的实施方式中，波纹管从连接套管9的两侧安装到低温恒温器KR上。一侧是通过管段10相互连接的波纹管11和12，另一侧是通过管段13相互连接的波纹管14和15。在此，低温恒温器KR的自由端部也与另一个传输段的固定部分固定连接，例如与终端接头固定连接。
与图3a类似地，图4a示出常温下的装置。当所述电缆SK被冷却时，进行与图3所述的相同的过程。管段10沿箭头P1的方向被拉动，由此波纹管11和12缩短，同时管段13沿箭头P2的方向被拉动，由此波纹管14和15缩短。由图4b示出波纹管11和12以及14和15的已缩短的最终位置。
在图3和4中示出了在一个平面内并列的两个或多个波纹管。在必要情况下，这些波纹管也可以上下相叠地安置。当电缆SK的冷却被终止或中断时，电缆SK重新伸展。两个或多个波纹管随之凭借自身的力重新变长。

Claims (4)

1.一种装置，其具有至少一个超导性电缆和包绕所述超导性电缆的低温恒温器，所述低温恒温器具有至少一个绝热管，所述绝热管包围所述超导性电缆并且包围出用于冷却剂流通的空腔，其中，所述低温恒温器与位于其中的超导性电缆一样，连接在电能传输段的固定部分上，其特征在于，
在所述低温恒温器(KR)的每个被设计用于连接所述传输段的固定部分的端部上，两个波纹管(6、7)被彼此间隔地安装在同一个端部上，并且
在位于所述低温恒温器(KR)的两个端部的每一个上的两个波纹管(6、7)之间安装有属于所述低温恒温器(KR)的、绝热的且弯曲走向的管段(8)。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，两个波纹管(6、7)之间的所述管段(8)弯曲180°或大约180°。
3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述管段(8)是至少一个光滑管的部段。
4.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述管段(8)是至少一个易弯曲的管的部段。
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