DE1812025C3

DE1812025C3 - Leiter aus supraleitendem Material

Info

Publication number: DE1812025C3
Application number: DE1812025A
Authority: DE
Inventors: Ernst Dipl.-Ing. 3012 Langenhagen Scheffler; Gerhard 3000 Hannover Ziemek
Original assignee: KM Kabelmetal AG
Current assignee: KM Kabelmetal AG
Priority date: 1968-11-30
Filing date: 1968-11-30
Publication date: 1974-11-28
Also published as: GB1275985A; NL6914287A; DE1812025A1; AT293505B; FR2024615A1; BE740322A; DE1812025B2

Description

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Die Erfindung betrifft einen Leiter aus einer auf einem Träger angeordneten Schicht aus supraleitfähigen! Material, vorzugsweise für die Verwendung in tiefstgekühlten Kabeln mit einem oder mehreren elektrischen Leitern.

Zur Übertragung elektrischer Energie sind sogenannte üefstgekühlte Kabel bekanntgeworden, bei denen die Leitungsstränge im Innern eines beispielsweise mit flüssigem Helium gefüllten Rohres angeordnet sind. Der Wärmeschutz nach außen wird durch weitere, dieses Rohr konzentrisch umgebende und Zwischenräume bildende Rohre jeweils größeren Durchmessers gebildet. Im Raum zwischen dem innersten und dem nächstfolgenden Rohr wird beispielsweise ein Vakuum aufrechterhalten, während der Raum zwischen dem zweiten und dritten Rohr zur Verteilung des von innen nach außen gerichteten Temperaturgefälles mit flüssigem Stickstoff gefüllt ist. Der Zwischenraum vom dritten zum letzten, auf Raumtemperatur stehendem Rohr ist wiederum evakuiert. Bei diesen Kabeln besteht der Leiter aus zwei konzentrischen Trägern,'von denen der innere Träger an seiner Außenfläche und der äußere Träger an seiner Innenfläche mit einer supraleitenden Schicht versehen ist.

Auch ist es bereits bekannt, statt eines einzigen Leiteistranges mit Leitern großen Querschnitts mehrere elektrisch parallel geschaltete Leitungsstränge mit Leitern geringeren Querschnitts zu verwenden. Die Leiter bestehen bei diesen Kabeln aus einem Material, das sich in den supraleitenden Zustand überführen laßt, oder aus Trägern, die mit einer Schicht aus supraleitend' m Material beschichtet sind. Als. supraleitende Materialien sind beispielsweise Blei. Niobium und einige Niobium-Legierungen bekanntgeworden. Die Leiter können aus einem dieser Materialien bestehen oder, da die Energieübertragung durch Stromverdrängung nur in einer dünnen Schicht an der Oberfläche erfolgt, auch aus anderen Materialien, die mit einer dünnen Schicht von supraleitendem Material überzogen sind. Diese Schicht wird durch Elektrolyse oder durch Aufdampfen aufgebracht. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Leiter insbesondere für die Verwendung in sogenannten supraleitenden Kabeln zu schaffen, der sich auf einfache Weise kontinuierlich herstellen läßt, ohne daß die Haftfestigkeit der supraleitfähigen Schicht auf dem Träger bei der Verlegung, beim Transport oder dem Betrieb eines solchen Leiters vermindert wird. jo

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Schicht aus supraleitfähigen! Material aus einem längs einlaufenden, zu einem Rohr geformten und an den Bandkanten verschweißten Blech mil: einer Wandstärke von 0,03 bis 0,5, vorfcugsweise 0,05 bis 0,2 mm, besteht, das auf einem oder mehreren Trägerkörpern angeordnet ist. Ein solcher Leiter ist kontinuierlich herzustellen und kann durch Wahl geeigneter Trägerkörper leicht flexibel gemacht werden. Der aus einem dünnen Blech hergestellte Überzug ist mechanisch stabiler und abriebfester als eine elektrolytisch oder durch Aufdampfen aufgebrachte Schicht. Es ist bekannt, daß zur Energieübertragung jeweils nur die äußersten Randschichten eines Leiters herangezogen werden. Aus diesen Gründen wird ein Blech dünner Wandstärke von 0,03 bis 0,5, vorzugsweise 0,05 bis 0,2 mm Eticke, verwendet. Niobium und seine Legierungen hoben höhere Sprungtemperaturen als beispielsweise Blei, so daß gegenüber Blei mit -267° C Abkühlungen auf -259 bis -265° C ausreichend sind.

Der verhältnismäßig hohe Preis des Niobiums und seiner Legierungen läßt es vorteilhaft erscheinen, die Leiter nur aus einem dünnen, supraleitenden Blech herzustellen, das zu einem Rohr geformt und an den Bandkanten verschweißt wird. Ein solches dünnwandiges Rohr ist jedoch mechanisch wenig stabil und würde sich nur auf sehr großen Trommeln aufwickeln lassen, ohne sich zu verformen. Es hat sich deshalb als zweckmäßig erwiesen, im Innern dieses Rohres einen Trägerkörper anzuordnen, auf dem das Rohr fest aufsitzt. Dtr Trägerkörper kann jedoch auch außerhalb des Rohres angeordnet sein.

Als Material für den Trägerkörper läßt sich Metalldraht, vorzugsweise aus Kupfer, vi.rwr,-»den. Das hat den Vorteil, daß im Falle des Umspringens Jer Supraleitfähigkeit in die Normalleitung, etwa infolge einer Betriebsstörung bei der Aufrechterhaltung der Kühlung, automatisch ein Parallelweg für den Betriebsstrom vorhanden ist.

Oft kann es aber auch, insbesondere wenn Gewicht eingespart werden soll, vorteilhaft sein, eine Seele aus Kunststoff zu verwenden. Die Verbindung des supraleitenden Bleches mit einem Kunststoff geschieht zweckmäßig auf folgende Weise: nach dem Aufbringen des Rohres auf den Trägerkörper wird das Rohr erwärmt, wobei sich der Kunststoff ausdehnt, etwas erweicht und mit dem Rohr verklebt. Die Trägerkörper, die sich im Innern des supraleitenden Rohres befinden, haben vorzugsweise einen Durchmesser von etwa 1 bis 4 mm. Eine andere Möglichkeit, das supraleitende Rohr mit dem Trägerkörper zu verbinden, besteht darin, daß man auf das Rohr flüssigen Kunststoff in Form eines Mantels aufextrudiert. Hierbei ist es \jrteilhait, zur Erhöhung der Kühlwirkung das Kühlmittel, etwa flüssiges Helium, innen durch den rohrförmigen Leiter zu schicken.

Die Erfindung sei an Hand der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Fig. 1 zeigt einen Supraleiter, bei dem um einen Trägerkörper 1 ein Band 2 aus einem supraleitenden Material zu einem Rohr geformt wurde, dessen Bandkanten an der Stelle 3 verschweißt sind. Der Trägerkörper 1 kann aus einem Metalldraht, beispielsweise aus Kupfer, bestehen. Er kann aber auch aus einer Seele aus Kunststoff, beispielsweise aus Polymethacrylsäureester oder Polyacrylsäureester, bestehen. Die Blechkanten des supraleitenden Bandes 2 werden vorzugsweise stumpf geschweißt. Das zu einem Rohr geformte Band 2 wird nach dem Verschweißen der Rohrnaht auf den Trägerkörper heruntergezogen. Nach dem Herunterziehen wird, falls es sich um einen Kunststoffträger handelt, der Leiter erwärmt, so daß Kunststoff und Leiter miteinander verkleben. Statt der Polymethacrylsäureester können auch andere Kunststoffe zur Anewndung gelangen, beispielsweise Polypropylen oder ein Polyäthylen-Copolymer.

Die F i g. 2 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Supraleiters. Der ebenfalls aus einem längs einlaufenden, zu einem Rohr mit überlappenden Kanten verformten Band bestehende Leiter 4 wird von einer Kunststoffschicht umhüllt, die als Trägerkörper fungiert. Als Kunststoff ver-

wendet man hierbei vorteilhnft ein Copolymer des Polyäthylens, das mit Monomeren modifiziert ist. Dadurch wird eine gute Verklebung des Metallrohres mit dem Trägerkörper erreicht. Die Aufgabe des Kunststoffes geschieht in flüssiger Form auf das Rohr mit Hilfe eines Extruders. Da in diesem Fall die Kunststoffschicht 5 eine Kühlung des Leiters erschwert, kann man das Kühlmittel durch das Innere des rohrförmigen Leiters 4 schicken.

Claims

Patentansprüche:

1. Leiter aus einer auf einem Träger angeordneten Schicht aus supraleitfähigen! Material, vorzugsweise für die Verwendung in tieftsgekühlten Kabeln mit einem oder mehreren elektrischen Leitern, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht aus supraleitfähigen! Material aus einem längs einlaufenden, zu einem Rohr geformten und an den Bandkanten verschweißten Blech mit einer Wandstärke von 0,03 bis 0,5, Vorzugsweise 0,05 bis 0,2 mm, besteht, das auf einem oder mehreren Trägerkörpern angeordnet ist.

2. Leiter aus supraleitendem Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bandkanten stumpf miteinander verschweißt sind.

3. Leiter aus supraleitendem Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr auf einen Träperkörper heruntergezogen ist.

4. Leiter aus supraleitendem Material nach Anspruch I oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß als Trägerkörper cm Metalldraht, vorzugsweise ein Kupferdraht, verwendet ist,

5. Leiter aus supraleitendem Material nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß als Trägerkörper eine Kunststoffseele, vorzugsweise aus Polymethacrylsäureester, verwendet ist.

6. Leiter aus supraleitendem Material nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das supraleitende Rohr mit dem Trägerkörper aus Kunststoff verklebt ist.

7. Leiter aus supraleitendem Material nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerkörper einen Durchmesser von 0,5 bis 10 mm, vorzugsweise 1 bis 4 mm, aufweist.

8. Leiter aus supraleitendem Material nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß als Tragerkörper ein Kunststoff verwendet ist.

9. Leiter aus supraleitendem Material nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerkörper aus Kunststoff von außen auf das supraleitende Rohr aufextrudiert ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen