DE1640807B1

DE1640807B1 - Supraleitende Energieuebertragungsleitung

Info

Publication number: DE1640807B1
Application number: DE19661640807
Authority: DE
Inventors: Peter Prof Dipl-Ing Klaudy
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1965-04-23
Filing date: 1966-04-19
Publication date: 1970-12-17
Also published as: CH456194A; NL6705565A; GB1145382A; DE1640807C2; NL6605463A

Description

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Die Erfindung betrifft eine supraleitende Energie- und zu jedem Zeitpunkt auf tiefsten Temperaturen

übertragungsleitung mit mehreren die oder den zu halten. Gelöst wird diese Aufgabe erfindungs-

Supraleiter umgebenden, gegeneinander durch gemäß dadurch, daß die Mäntel in an sich bekannter

schlecht wärmeleitende Abstandshalter abgestützten Weise als biegsame, dehnbare und dichte Wellrohre

hohlzylindrischen Mänteln, zwischen denen sich eva- 5 ausgebildet sind.

kuierte und/oder von verflüssigten Gasen erfüllte Die Mäntel der erfindungsgemäßen Energieüber-

Räume befinden. tragungsleitung können aus Metall, wie beispielsweise

Um die Stromleiter supraleitender Kabel auf Aluminium oder Stahl, und/oder Kunststoff bestehen, tiefsten in der Nähe des absoluten Nullpunktes liegen- Die zwischen den Mänteln evakuierten Räume sind den Temperaturen zu halten, ist es bekannt, die io mindestens teilweise mit Glaskunststoffasern oder Leiter im Inneren normaler Metallrohrleitungen, die Metallfolien ausgefüllt. Die zwischen den Wellrohren die Kühlflüssigkeit ζ. B. flüssiges Helium enthalten angeordneten Abstandshalter sind vorzugsweise auf oder indirekt durch die Kühlflüssigkeit gekühlt sind, den Rohren mit jeweils dem kleineren Durchmesser unterzubringen (siehe z.B. Mac Fee: Power befestigt. Sie weisen eine mit der Oberfläche der Engineering, Okt. 1961, S. 80 bis 82). Die Wärme- 15 Wellrohre im wesentlichen in Punkt- oder Linienisolation nach außen wird dabei durch Anordnung berührung stehendes Profil auf. Die Abstandshalter konzentrischer, die Metallrohrleitung umgebender, können gemäß der Erfindung in Richtung ihrer mittels schlecht leitender Abstandshalter gegenein- Längserstreckung abwechselnd Abschnitte mit vollem ander und gegen das ursprüngliche Rohr abgestützter Profilquerschnitt und Abschnitte mit verringerter Rohre, zwischen denen sich Vakuum oder flüssige ao Querschnittshöhe aufweisen. Die tragenden Quer-Gase befinden, erreicht. In den Fig. 1 und 2 sind schnitte der Abstandshalter sind entsprechend den Beispiele solcher bekannter Einrichtungen dargestellt. durch die Druckunterschiede zwischen den WeIl-Darin bedeutet R₁ die die supraleitenden Leiter L rohren hervorgerufenen mechanischen Belastungen und das flüssige Helium He enthaltenden, inneren bemessen. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung Metallrohre; A die Abstandshalter, die z. B. aus 25 sind die auf der Außenseite die Abstandshalter traschlecht wärmeleitendem V2A-Stahl, der die Rohr- genden Wellrohre gegenüber den Wellrohren mit dem Oberflächen nur an kleinen Oberflächenteilen berührt, jeweils nächstgrößeren Durchmesser mit einem derhergestellt werden können; F₁ und F₂ die evakuierten artigen Spiel versehen, daß sie in das im Gelände Zwischenräume zwischen den Rohren, die zur mög- verlegte Wellrohr mit dem nächstgrößeren Durchlichsten Ausschaltung von Wärmeleitungsverlusten 30 messer einziehbar sind. Vorteilhaft ist es auch, die vorgesehen werden, und N₂ einen durch flüssigen bifilaren oder sonst eng nebeneinanderliegenden oder Stickstoff erfüllten Raum. Die Zwischenschaltung des koaxial ausgeführten einzelnen Supraleiter im innermit flüssigem Stickstoff erfüllten Raumes (s. F i g, 2) sten Wellrohr so locker zu verlegen, daß sie in das dient dazu, das Temperaturgefälle zwischen der im Gelände verlegte Wellrohr einziehbar sind.
Außenluft und dem flüssigen Helium zu unterteilen, 35 Die erfindungsgemäße Energieübertragungsleitung um die von der vierten Potenz der Temperatur ab- erfüllt alle Bedingungen für die Aufrechterhaltung hängigen Strahlungsverluste gegenüber der ein- der Supraleitfähigkeit der Stromleiter und gewährfacheren Ausführung nach Fig. 1 herabzusetzen. leistet damit ihre volle Belastbarkeit. Der besondere In den evakuierten Räumen werden in neuerer Zeit Vorteil der erfindungsgemäßen Energieübertragungsin bekannter Weise auch Glas- oder Kunststoff- 40 leitung ist darin:zu sehen, daß sie sich in großen Fasern, Metallpulver oder besser noch Metallfolien, Längen, beispielsweise bis zu 1500 m und mehr, auf die wie zwischengeschaltete, das Temperaturgefälle . Spezialmaschinen herstellen läßt. Die Wellrohre sind weiter unterteilende Spiegel wirken und eine starke verhältnismäßig leicht biegbar und können für den Verringerung der Strahlungsverluste bewirken, ver- Transport auf große Trommeln aufgewickelt werden, wendet (Superisolation). 45 Sie werden an Ort und Stelle durch Abrollen von

Supraleitende Kabel solcher bekannter Bauart be- den Trommeln wie gewöhnliche Kabel verlegt. Da sitzen jedoch den schweren Nachteil, daß die den die Wellrohre in großen Längen herstellbar sind, ent-Wärmeschutz bildenden Rohre (F i g. 1, 2) aus aus fallen bei ihrer Anwendung die bei den bisher vor-Transportgründen kurzen Rohrstücken nach deren geschlagenen supraleitenden Kabeln notwendigen Verlegung im Gelände durch Verlöten oder Ver- 50 zahlreichen Verbindungsstellen der kurzen Rohrschweißen hergestellt werden müssen, was nur mit stücke im Gelände, wodurch eine große Ersparnis außerordentlichen Kosten und Inkaufnahme großer an Montagekosten bei gleichzeitiger außerordentlicher Störanfälligkeit der Rohrleitungen hinsichtlich ihrer Erhöhung der Betriebssicherheit erreicht werden kann. Gas- und Vakuumdichtigkeit verwirklicht werden Die bei den bisher vorgeschlagenen supraleitenden kann. Um die erforderliche Wärmedehnung der 55 Kabeln notwendigen Maßnahmen zur Ermöglichung Rohre im Betrieb zu ermöglichen, ist es bei den bis- der Wärmedehnungen fallen weg, weil die Wellrohre her vorgeschlagenen Einrichtungen weiter auch nötig, in der Lage sind, die Wärmedehnungen selbst unzusätzliche Vorkehrungen (wie etwa die Einschaltung mittelbar aufzunehmen. Wegen der absoluten Gasvon Rohrbögen oder von kurzen Metallschläuchen) bzw. Vakuumdichtigkeit der Wellrohre und ihrer im Zuge der Rohrleitungen vorzusehen. 60 großen mechanischen Widerstandsfähigkeit ist es

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Auf- ohne weiteres möglich, evakuierte, teilweise gegebe-

gabe zugrunde, eine Energieübertragungsleitung der nenfalls mit Superisolation erfüllte Zwischenräume

eingangs beschriebenen Art anzugeben, die in großen bei einem Vakuum von 10~⁴ bis ΙΟ"⁶ mm Queck-

Längen herstellbar, transportierbar und mit einer nur silbersäule, wie es mittels billiger und betriebssicherer

geringen Anzahl von Verbindungsstellen verlegbar 65 Vorpumpen und Hg-Diffusionspumpen erreicht wer-

ist und die trotzdem ein absolut zuverlässiges Kühl- den kann, aufrechtzuerhalten.

und Isoliersystem aufweist,, welches es gestattet, die Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen ÜberStromleiter'unter a'lleh Umständen an jeder Stelle tragungsleitung besteht darin, daß die Abstandshalter

zwischen den Wellrohren auftretende mechanische Kräfte aufzunehmen in der Lage sind.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den F i g. 3 und 4 der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt die Fig. 3 einen Längs- und einen Querschnitt durch die erfindungsgemäße Energieübertragungsleitung. Fig. 4 zeigt einen Längs- und einen Querschnitt durch einen nach der Erfindung vorgesehenen Abstandshalter.

Nach F i g. 3 sind die supraleitfähigen Leiter der Übertragungsleitung in dem mit Helium He gefüllten innersten Wellrohr untergebracht. Dieses Wellrohr wird von weiteren Wellrohren konzentrisch umgeben, wobei die einzelnen Wellrohre durch Abstandshalter voneinander getrennt sind. Zur Abstandshaltung der übereinandergeschobenen Wellrohre kann beispielsweise, wie aus dem Längsschnitt nach F i g. 3 ersichtlich, ein spiralförmig gewickelter, entsprechend profilierter Draht oder ein Kunststoffband angewendet werden, die die gewellten Rohre zur Kleinhaltung der Wärmeleitung nur an sehr kleinen Teilen ihrer Oberflächen berühren. Um die Berührungsflächen zwischen den Abstandshaltern und den Wellrohren noch zu verkleinern, ist es zweckmäßig, die Abstandshalter ihrer Länge nach nicht mit dem gleichen Profil, sondern so, wie in der Abrollung in Fi g. 4 angedeutet ist, auszuführen. Die Räume zwischen den Wellrohren sind entweder als Vakuumräume V vorgesehen oder mit einem Kühlmittel, beispielsweise N₂ gefüllt. Dadurch wird eine Wärmeübertragung von außen zu der im innersten Rohr angeordneten Energieübertragungsleitung weitgehend verhindert. Die Verluste durch Wärmestrahlung werden gleichzeitig möglichst gering gehalten. Die Abstandshalter sind jeweils auf dem inneren Rohr befestigt. Zwischen jedem dieser einen Abstandshalter tragenden Rohre einschließlich der auf ihnen befestigten Abstandshalter und den jeweils darauffolgenden Rohren ist so viel Spiel vorzusehen, daß die kleineren Wellrohre im Gelände nach der Verlegung der größeren Wellrohre in diese eingezogen werden können.

Die Wellungen der Rohre können spiralförmig oder auch senkrecht zur Rohrachse verlaufen. Die Welkohre können nahtlos oder mit Naht hergestellt werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Supraleitende Energieübertragungsleitung mit mehreren die oder den Supraleiter umgebenden, gegeneinander durch schlecht wärmeleitende Ab-Standshalter abgestützten, hohlzylindrischen Mänteln, zwischen denen sich evakuierte und/oder von verflüssigten Gasen erfüllte Räume befinden, dadurchgekennzeichnet, daß die Mantel in an sich bekannter Weise als biegsame, dehnbare und dichte Wellrohre ausgebildet sind.

2. Supraleitende Energieübertragungsleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantel aus Metall und/oder Kunststoff bestehen.

3. Supraleitende Energieübertragungsleitung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die evakuierten Räume zwischen den Wellrohren mindestens teilweise durch Glas- oder Kunststoffasern oder Metallfolien ausgefüllt sind.

4. Supraleitende Energieübertragungsleitung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen den Wellrohren angeordneten Abstandshalter vorzugsweise auf den Rohren mit jeweils dem kleineren Durchmesser befestigt sind und ein mit der Oberfläche der Wellrohre im wesentlichen in Punkt- oder Linienberührung stehendes Profil aufweisen.

5. Supraleitende Energieübertragungsleitung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandshalter in Richtung ihrer Längserstreckung abwechselnd Abschnitte mit vollem Profilquerschnitt und Abschnitte mit verringerter Querschnittshöhe aufweisen.

6. Supraleitende Energieübertragungsleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die tragenden Querschnitte der Abstandshalter entsprechend den durch die Druckunterschiede zwischen den Wellrohren hervorgerufenen mechanischen Belastungen bemessen sind.

7. Supraleitende Energieübertragungsleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die auf der Außenseite Abstandshalter tragenden Wellrohre gegenüber den Wellrohren mit dem jeweils nächstgrößeren Durchmesser so viel Spiel besitzen, daß sie in das im Gelände verlegte Wellrohr mit dem nächstgrößeren Durchmesser einziehbar sind.

8. Supraleitende Energieübertragungsleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die bifilaren oder sonst eng nebeneinanderliegenden oder koaxial ausgeführten einzelnen Supraleiter im innersten Wellrohr locker verlegt und gegebenenfalls in das im Gelände verlegte Wellrohr einziehbar sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen