DE1615939A1 - Supraleiter mit hoher mechanischer Festigkeit - Google Patents
Supraleiter mit hoher mechanischer FestigkeitInfo
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Description
dr. MÜLLER-BQRE dipl.-ing. GRALFS' |ö I
DIPU.-PHYS. DR. MANITZ DlPU-CHEM. DiR. DEUFEL
PATENTANWÄLTE
L'>, r^nur.r 19 >-;
TiS.":'* - ν C79
-, rue If- -^aetir, Paria <:t ^rf
Ir-χber /ai^ /»olier moonanifjc-ior
i'findunr b^ai^äi; r;ion ,-mf' Rinen Supra-
a.leiiborj die au« der /ereinißüiig eines
C-- /raleitendeia Materials; wie dem Blei oder der Verbindung HiGb- Z3 ία oder der "/. ^i erung Miob - Zirkon und
einen Hetall bestehen, das nicht supraleitend ist,
ab<=r bei der Betriebstemperatur eine hohe olnkbriache
Leitfähigkeit int (so vrie das Gold, Silber, tupfer oder
Al -:Λα5.urn).» Dio Vereinigung den HebAlln. normaler £eitfiiniFi'elt
ir.lt Ίοκι supraleitenden 1t· brri.'tl erlaubt eö,
die- n-ah:l-iLirthr-ii Kriinheiiun^fin zu Dßbfrrfichen^ die
00^832/0611:^
S3 9RAUNt)CHWKlO. AM βΟιίαίΤΛΜΝΚ · 9 WMH IMfT * MÜHCHfH 33S, ΛΟ*««Τ·ΚΟΚΗ <rB. ί I^ IO»U1 «1*1 W
insbesondere eine i^o-lve. der Sprünge des IViiiis^-.i.-i.;, die
im Leiter auftreten sindt und die eevrirlcen,. iW. der
supraleitende Zustand örtlich unberbrooher·. unu eine ther
mische Welle erzeugt wird, weiche sich ir.: Leiter aus«
breitet und so die Rückkehr des gesamten Leibers ixi den
normalen Zustand hervorruft»
Eiae bekannte Au s führung-si ο r?a solche r Supraleiter be«
steht darint daß. man Jr;:hbe oder Streifen aus auoralei-"tenöem
Haterial iTenifö*stens teilweise in ein" ii.ist?e aun-Hetall
rait hoher elekbris-ohei' Leltfflhipireib einbetbcb,
wobei die; Brähte und Streifen in innigem !Zontakt mit dem
"ietall sind»
Solche- stabilisierten Leiber sind instance, s^hv hoHe
Ströme.. au übertragen und sind deanalb der S:ibs erhöhber
olekbroiiiagriefcispher Kräfte* Die mechanische Festigkeit
der stabili-siep^en Leiter t. ao wie sie bis jetzt
führt wurden^ n-eiiüfvfe 140Ut1 um eine gute Lebensdauer
des Lei.^&^s au geMiihrteisfc^aj weshaib dieser durch Hußer'e
und ban,tiag,|e^fc
Ziel (\,p? ^e^ilLi&iKßnujßU fr?iftdun^ tat
"in weiteres Ziel ist die Ausführung eines Supraleiters,
der zur Herstellung von Spulen geeignet ist,, welche keine
oder höchstens eine leichte Bandagierung benötigen; und
onr widerstandsfähig gegen elektromagnetische Belastungen
ist. ·
Den Spannungen elektromagnetischen Ursorungs überlagern
sich in einer supraleitenden Spule Spannungen aufgrund
. von i-ontraktionen und. Dilatationen, welchen das Kabel bei
Abkühlung oder Büokkehr in. die Umgebungstemperatur ausgesetzt
ist.
All diese Belastungen erfordern einen mechanischen Schubs
3er Leiter, wodurch sich Komplikationen in ihrer Anwendung
ergeben, besonders bei großen Spulen. .
Ein anderes Ziel.der Erfindung ist die. Ausführung eiiios
stabilisierten Supraleiters, der, wenn er zum Aufbau einer Spule dient, gegen thermische Belastungen widerstandsfähig
ist.
[ Die Erfindung hat einen stabilisierten -Supraleiter zum
Gegenstand, welcher-eine Vielfalt von supraleitenden KIe-
j"- menten umfaßt, die untereinander verbunden sind durch
f einen Kantel aus Hetall von hoher elektrisöher Leitfähig-
"T . keit bei der Teinperatur der Supraleitung dieser Klpuente,
' '■ " '-'■ ■ 009832/0609 ' '
BADORIGINAL ■..-..>
ν-.: \\ϊ. "^"
wobei der Hantel diese Elemente wenigstens teilweise umhüllt und in gutem thermischen und elektrischen Kontakt
mit ihnen ist} er kennzeichnet sich dadurch, daß diese Elemente durch Stränge gebildet werden, Vielehe mindestens
einen supraleitenden Draht und einen Draht aus mechanisch
resistentem Material einschließen.
In einer bevorzugten Ausführungsform enthält jeder Strang
mindestens einen supraleitenden Draht und mindestens einen mechanisch widerstandsfähigen Draht und ist vollständig
von dem Mantel aus Metall eingehüllt.
Vorteilhaft wird das mechanisch resisteiite Metall unter
Stahl, rostfreiem Stahl, rostfreiem antimagnetischen Stahl und Eisen ausgewählt.
Das Metall mit hoher elektrischer Leitfähigkeit wird man unter Aluminium, Kupfer, Silber, Beryllium oder Zirkon
wählen.
Eine der verschiedenen Ausführungsformen eines Leiters gemäß der Erfindung.soll diese unter Bezugnahme auf die
Zeichnung näher erläutern;
Die Figur 1 Eeigt den Querschnitt ο Ines t.eiteru in .',mid«
form, der imstande ist, einen Strom von dar urötö
00983 2/06 0 9 BAD ORIGINAL
1000 Ampere zu transportieren·· ' ■ :'■
Die Figur 2 zeigt den. Querschnitt eines anderen Lei te rs in
Bandform, .welcher, einen Strom der Größenordnung lOOOÖ
Ampere transportieren kann.
Ampere transportieren kann.
Der in Figur X dargestellte Leiter enthält zwei. Stränge 1
und 2, die in einen Mantel 3 aus Aluminium hoher Reinheit eingebettet sind und in gutem theimisQhen und elektrischen Kontakt mit dem-Mantel stehen.
Jeder Strang wird von einer Seele aus rostfreiem Stahl k
mit dem Durchmesser 0j75 1M und von zehn supraleitenden
Drähten 5 aus Niob - Zirkon gebildet, welche mittels eines
metallurgischen Verfahrens (Ummantelung) oder:durch:EIeIi^
trolyse verkupfert oder mit einem anderen Metall wie
Blei oder Indium überzogen sind und einen Durohmesser von 0,33 mm
Blei oder Indium überzogen sind und einen Durohmesser von 0,33 mm
der Supraleiter wird vorteilhaft durch gleichzeitiges
Strangpressen des Mantels um die .Stränge hergestellt^ Die Abme.Ölungen des Mantels sind 3 χ 3 him» "
Strangpressen des Mantels um die .Stränge hergestellt^ Die Abme.Ölungen des Mantels sind 3 χ 3 him» "
Ein solcher Leiter kann ständig einen Strom 4er
ordnungl000 Ampere führen» : \
ordnungl000 Ampere führen» : \
OA fi « fh « /
11 ^I PA 4 & £
11 ^I PA 4 & £
Die Seele aus Stahl kann in einer Abwandlung durch ein Stahlkabel desselben Durchmessers ersetzt sein.
Ein solcher Leiter hat vielerlei Vorteile:
A) Die Stabilisierung ist vollkommen selbst bei Abkühlung durch Kontakt mit einem cryogenen Fluid, daß nur auf
einen Abschnitt des Leiters wirkt.
2 B) Die mittlere Stromdichte ist bis auf Ga. ,6^fL Mm erhöht.
G) Die mechanische Festigkeit ist sehr hoch aufgrund des
Vorhandenseins der Drähte aus rostfreiem Stahl, Das Band kann tatsächlich ohne Nachteile mechanische Zugbelastungen
aushalten, welche 200 kg erreichen,
D) Die Konstruktion wird erleichtert und die Herstellung
durch Strangpressen mit Aluminium wird vereinfacht durch die Verwendung der mechanisch sehr robusten
Stränge, >
E) Die Anwendungsmöglichkeitien sind vielfältig} in 4er
Tat ist es generell möglich, &uf einfache vtaise «inen
Leiter mit dera gewünschten Grad mechanischer Festigkeit
• und Stabilisierung (d.h* bezogen auf den ^uerschnitt
des normalen Material β a um %ue3?,sahnitt des
den Metalls) herausteilen, indem die 2ahl und dar
009832/0609
BAD
'■ ' ■ ' : "f : ■- ■■'■'
Durchmesser der Drähte aus supraleitendem Material und der Drähte aus mechanisch hoch resistentem Material
mit hoher mechanischer Festigkeit geeignet gewählt , was dem Fachmann keine Schwierigkeiten bereitet,
Ein anderes Beispiel für die Ausführung eines Supraleiters ist im Querschnitt in Figur 2 dargestellt» .
Dieser Leiter, der einen Strom von der Größenordnung
10 000 Ampere führen kann, enthält 25 Stränge 7, welche
regelmäßig und mit gutem elektrischen und thermischen Kontakt
in einem Mantel 8 von rechteckigem Querschnitt mit den Abmessungen 75 x 3 nun angeordnet sind. Jeder Strang
enthält eine zentrale Ader 9 aus rostfreiem Stahl mit 0,75
mm Durchmesser, vier Drähte 10 aus rostfreiem Stahl mit
0,33 ram Durchmesser und seöhs Drähte 11 aus Miob-Titan
vom Durchmesser 0,33 mm. Der Mantel ist aus Aluminium mit
einer Reinheit von 99,995 %\"
In Abwandlung kann man das Aluminium durch Kupfer, Silber,
Beryllium oder Zirkon ersetzen. Ebenso kann der rostfreie
Stahl durch beliebige andere, mechanisch widerstandsfähige
Materialien ersetzt sein. ... ■
ORJGINAL 0 Öt 8 32/0 6 09 ^Patentansprüche^
■■'■■■ ■:' . ' -'■-.: .'::■■ ■■"■■ . - ~8~ .
Claims (3)
1. Stabilisierter Supraleiter mit einer Mehrzahl von supra- ,
leitenden Elementen, welche untereinander verbunden sir-ir1
durch einen aaiifcel aus Metall von hoher elektrischer
Leitfähigkeit bei der. Temperatur der Supraleitung dieser
Elemente j wobei der Hantel diese Elemente wenigstens
teilweise umhüllt und in gutem elektrischen und thermischen
Kp.ntakt mit ihnen ist, dadurch g e Ic e η :α -
ζ e i ahn ß t f Aaß diese Elemente durch Str-'üige gebildet
werden,, die mindestens einen supraleitenden Draht und
einen Draht aus mechanisch widerstandsfähigem I-Iaterial
enthalten *■
2. Supraleiter nach Änsi^ruch !,dadurch g e k & η η -
ζ e i c h η β t , daß jeder der Stränge mindestens einen
supraleitenden Draht und mindestens einen mechanisch widerstandsfähigen Draht enthält und vollkommen von dem
Mantel aus Metall umhüllt, ist,
3. Stabilisierter Supraleiter naMi Anspruch 2, d a d u r c h
g e k e η η ζ e i ohne t , daß mindestens einer der
Dreihte aus mechanisch widerstandsfähigem Mo.terial die
Seele des Stranges bildet.
009832/0609
k-. Stabilisierter Supraleiter·-nach Anspruch 3, d a
<ί u r-c-h ·.■ r .: β γ. ι ζ e i c h η e t , daS-mindestens ein Draht
?au> mechanisch viiderstandsfähigem Material und Mindestens"
ein.. supraleitender Draht verdrillt um diese Seele an-,
geordnet sind.
BADORiGINAL ? 00 9832/06 09
/to
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