DE1812613C

DE1812613C - Arrangement for holding one or more superconducting conductor strands inside a deeply cooled cable

Info

Publication number: DE1812613C
Application number: DE19681812613
Authority: DE
Inventors: August Dipl Phys 3012 Lan genhagen H04b 3 34 Beck
Original assignee: Kabel und Metallwerke Gutehoffnungs hütte AG, 3000 Hannover
Filing date: 1968-12-04
Publication date: 1973-08-30

Description

ι ² ι ²

Zur übertrauuna elektrischer Encraic sind s«_Ee- solches Seil mit den üblichen aus der KabeltechnikTo übertrauuna electric Encraic s are _"E e Such a cable with standard of cable technology

nannte tiefstgekühlte Kabel bekanntgeworden, he. bekannten Verfahren ohne Schwierigkeiten herstellencalled deep-frozen cables became known, hey. produce known processes without difficulty

denen die Leiiun^stränue im Innern eines mit Hess,- läßt, ist stets gewährleistet, daß die supraleitfähigento whom the strands of the line inside one with Hess, - it is always guaranteed that the superconductive

aem Helium i*fü!!u-n Rohres angeordnet sind. Der Stränse längs des Kabels konstanten Abstand von-aem helium i * fü !! u-n tube are arranged. The strands along the cable constant distance from-

\Värmeschut//naeh außen wird durch weitere dieses 5 einander, von der Innenwand des Rohres bzw. von\ Värmeschut // near the outside is connected by further these 5 to each other, from the inner wall of the pipe or from

Rohr konzcmn,eh umgebende und Zwischenraum·.: aeeebencnfalls weiteren Leiterbundeln gleichen oderConcentrated tube, anyway surrounding and interspace: aee also similar to other bundles of conductors or

bildende Rohre jeweils größeren Durehme -er, »·_■ abweichenden Aufbaues haben. Darüber hinaus istThe pipes forming each have a larger diameter, »· _ ■ have a different structure. In addition, is

bildet, die uhui oder /ur 1 Icrs-teMune praV-iivh k- aewährleistet. daß die Leiteroberfläche weitestgehendforms which uhui or / ur 1 Icrs-teMune praV-iivh k- a ensures. that the conductor surface largely

hebiger Längen auch eewellt sein können. Im Raum vom gewählten Kühlmedium, beispielsweise Helium,longer lengths can also be corrugated. In the room of the selected cooling medium, for example helium,

/wischen de^:m innersten und dem nächstfolgenden io umspült wird, so daß eine optimale Kuh.ang des/ wischen de ^: m the innermost and the next following io is washed around, so that an optimal cow

Rohr wird ein Vakuum aufrechterhalten, während Leiterstranees erreicht wird.Pipe a vacuum is maintained while ladder stranees is reached.

der Raum /wischen dem /weilen und draten Rohr Die einzelnen, das Seil bildenden verse;Uenthe space / wipe the / while and draten pipe The individual verses that form the rope; Uen

/.ur Verteilung des von innen nach außen uerichteten Stränge können als Kunsisioildrahte. d. h. \ ■ .■·!!-/.ur distribution of the strands directed from the inside to the outside can be called synthetic wire. d. H. \ ■. ■ · !! -

lemperaturnefälles mit llüssincm Stickstoff eeiiilli ist. bringe, ausgebildet ^n. L.s ist aber auch moglieh.The temperature does not fall with liquid nitrogen. bring, trained ^ n. But it is also possible.

Der Zwischenraum vom drillen /um let/ten, auf :₅ ^a: dessen em/clne. beispielsweise aus Kunsts_t,,;tThe space between drillen / um last / ten, on: ₅ ^ a: its em / clne. for example from art _t ,,; t

Raumiemperatiir siehenden Rohr kann wiederum " bestehende Röhrehen /u verwenden, durch die elxr,-Room temperature seeing tube can in turn "use existing tubes / u, through the elxr, -

evakuiert sein. Der Leiterstrang kann bei solcher I H- das umströmende Kühlmittel hindurchgcliihiibe evacuated. With such an I H-, the conductor strand can pass the coolant flowing around it

Kabeln aus zwei konzentrischen lrägern bestehen. wird. Bei den in diesem Verband angeordnet.:-,Cables consist of two concentric beams. will. For those arranged in this association: -,

von denen der innere an seiner Außenfläche und der supraleitfähigu Ldiersträngen kann es sich ebe;·-of which the inner on its outer surface and the superconductive strands can be

äuCere an seinei Innenfläche mit einer supraleitenden 20 falls um Vollstränge handeln oder auch um solche.Outside on its inner surface with a superconducting 20 if it is about full strands or also such.

Schicht versehen ist. bei denen die supraleitende Schicht auf einen gec:<.-.-Layer is provided. in which the superconducting layer has a gec: <.-.-

Bekannt ist es auch bereits, statt eines einzigen neien Trägerkörper, beispielsweise aus KuiistM.-riIt is also already known, instead of a single non-supporting body, for example from KuiistM.-ri

Leiter-L.njes mit I eitern großen Ouer-.chnitie, ,neh oder Metall, aufgebracht ist. Die Leiterstränge ηLadder L.njes with I fester large Ouer-.chnitie,, neh or metal, is applied. The conductor strands η

rere elektrisch parallelgeschaltete 1 eiiunsssiränge den einzelnen Lagen, wenn es sich beispielsweise umrere electrically parallel-connected 1 eiiunsssiränge the individual layers, for example

mit Leitern geringeren Querschnitts /u wählen AL ^3 ein mehrlagiges Seil handelt, können /ur Anpasst. ■■with ladders of smaller cross-section / u choose AL ^ 3 is a multi-layer rope, / ur Adapt. ■■

supraleitende Materialien sind beispielsweise Blei. an die geometrischen Abmessungen des sie urne.superconducting materials are, for example, lead. to the geometric dimensions of the urn.

Niobium und einige Nioblelegicrungen bekanntue- bonden Rohres gle.che oder unterscniedliche Dur. ιNiobium and some niobium alloys are known to bond tubes of the same or different major. ι

worden. Die Leiteistränue des supraleitenden Kabels messer aufweisen. Lbenso hat es sich als zvwesbeen. Have the Leiteistränue of the superconducting cable knife. Likewise, it has been used as a zvwes

können aus einem dieser Materialien bestehen oder. mäßig erwiesen, zur Fixierung des Auslandes en.can consist of one of these materials or. moderately proven to fix foreign countries.

da die Energie 'hertrauung beispielsweise durch jo Bündels von der inneren Rohrwand bzw. von wc·'.since the energy 'marriage, for example, through jo bundles from the inner pipe wall or from wc ·'.

Stromverdrängung in einer dünnen Schicht an der ^Γι-'^π· innerhalb des innersten Rohres vorhanden ·,·, ^{Current displacement} in a thin layer at the Γι - ' ^π · present within the innermost tube ·, ·,

Oberfläche erfolgt, auch aus anderen Materialien aus Seilen gleichen oder unterschiedlichen Aufbaues dSurface is made, also from other materials from ropes of the same or different structure d

Metall oder Kunststoff bestehen, die mit einer dün- *es mit einem isolierenden Strang, beispielsweise .Metal or plastic are made with a thin * it with an insulating strand, for example.

nen Schicht eines supraleitenden Materials überzogen Form eines isolierenden Bandes, wendelförmigA layer of superconducting material coated in the form of an insulating tape, helical

sind. Diese Schicht kann durch Elektrolyse, durch 35 umwickeln.are. This layer can be wrapped by electrolysis, by 35.

Aufdampfen oder auch beispielsweise durch Auf- Handelt es sich bei dem /ur Halterung eineVapor deposition or also, for example, by applying a

bringen eines dünnen Metallbandes erfolgen. mehrerer supraicitfähiger Leiterstränge verwendetbring a thin metal band done. several supraicit-capable conductor strands are used

Zur Halterung eines oder mehrerer solcher supra- Seil um ein mehrlagiges Seilbündel, dann wird man b 1To hold one or more such supra-ropes around a multi-layer rope bundle, then one becomes b 1

leitfähiger Leiterstrange im Innern eines aus kon- der Herstellung eines solchen Seiles zweckmäßig ηConductive conductor strands inside a conduit from the production of such a rope is expedient η

/entrischen Rohren als Wärmeschutz aufgebauten 40 der Weise vorgehen, daß zunächst durch Fäden ans/ Entrischen tubes constructed as thermal protection 40 proceed in such a way that first of all by threads

liefsteekiinlten Kabels hat man bereits daran gcdacl-t, einem Isolierstoß, der in der TieftemperaturtechnikThe teekiinlten cable has already been gcdacl-t, an insulating joint that is used in low-temperature technology

die Leiterstränge in gewissen Abständen durch Di- verwendbar ist, lagenweise ein Kernbündel herge-the conductor strands can be used at certain intervals by di-

stanzscheiben zu fixieren. Nachteilig wirkte sich stellt wird. In der darauffolgenden Lage werden dieto fix punching disks. Has a disadvantageous effect. In the following situation, the

hierbei jedoch aus. daß in den Zwischenräumen supraleitfähigen Leiterstränge aufgebracht, wobeihere, however, from. that applied superconducting conductor strands in the interstices, wherein

zwischen je zwei benachbarten Distanzscheiben der 45 diese duich in der gleichen Lage dazwischenliegendebetween every two adjacent spacers of 45 these duich in the same position between them

konstante Abstand bcspielswcisc zwischen je drei weitere Isolierstoffäden von einem Durchmesser, derconstant distance bcspielswcisc between each three further insulating threads of a diameter that

Phasenleiter wegen der Verdrillung nicht mehr auf- dem supraleitenden I eiterstrang selbst entspricht,Phase conductor no longer corresponds to the superconducting strand itself due to the twisting,

rechtcrhalten werden konnte. Die Einfügung eines ccgeneinani'er fixiert sind. Dieses Bündel wird danncould be justified. The insertion of a ccgeneinani'er are fixed. This bundle then becomes

Rührstückes aus einem geeigneten Isoliermaterial durch einen weiteren Isolierstoffaden in der darauf-Stirring piece made of a suitable insulating material through another insulating thread in the

zwischen jeweils zwei Abstandshaltern hat auch nicht 50 folgenden Lage umwickelt und zusammengehalten,between each two spacers has not wrapped and held together 50 following layers,

den gewünschten Erfolg gebracht, da sich hierbei wobei gleichzeitig durch den Durchmesser des Fa-brought the desired success, since this is at the same time due to the diameter of the fiber

'Thcbüche fertigungstechnische Schwierigkeiten er- dens der Abstand zur benachbarten RohrinnenwandThe distance to the adjacent inner wall of the pipe is the cause of technical manufacturing difficulties

geben. bzw. anderen gegebenenfalls vorhandenen Leiter-give. or other possibly existing ladder

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein bündeln festgelegt ist. An Stelle eines Kernbündels The invention is based on the object, a bundle is set. Instead of a core bundle

supraleitendes Kabel zu schaffen, bei dem die supra- 55 aus einzelnen Isolierstoffäden ist es selbstverständlichTo create superconducting cable in which the supra-55 is made of individual insulating threads, it goes without saying

leitfähigen Stränge im Innersten mehrerer konzentri- auch möglich, ein solches aus einzelnen Röhrchen zu Conductive strands in the innermost part of several concentric lines, also possible to make one from individual tubes

scher Rohre gehalten werden, ohne daß der Abstand verwenden, oder die darauffolgende Lage auf ein als shear pipes are held without using the spacing, or the subsequent layer on a than

zwischen den Leitern sieh bei der Fertigung, bei der Kern dienendes Rohr aufzubringen. Dieses Rohr, between the conductors see in the production, with the core serving pipe . This pipe,

Vetlegung oder dem Transport verändert. Zur Lö- das ebenso wie die anderen Rohre im Aufbau desLaying or transportation changed. For soldering like the other pipes in the structure of the

sung dieser Aufgabe sieht die Erfindung eine An- 60 supraleitenden Kabels gewellt sein kann, kann ausTo achieve this, the invention provides a superconducting cable that can be corrugated

Ordnung zur Halterung eines oder mehrer supraleit- Kunststoff oder, wenn die Isolierung der supraleiten-Order for holding one or more superconducting plastic or, if the insulation of the superconducting

fähigcr Leiterstränge im Inneren eines aus konzen- den Stränge z. B. durch eine Lage IsolierstoffädenCapable conductor strands inside one of concentrated strands z. B. by a layer of insulating threads

trischcn Rohren als Wärmeschutz aufgebauten tiefst- sichergestellt ist, auch aus Metall bestehen; es kannTrischcn pipes constructed as thermal protection is deeply ensured, also consist of metal; it can

gekühlten Kabels vor. Gemäß der Erfindung sind die auch in Längsrichtung in seiner Mantelfläche Boh-cooled cable. According to the invention are also in the longitudinal direction in its lateral surface Boh-

s'upralcitfähigcn Leiterstränge Teil eines im Innersten 65 rungen u. dgl. aufweisen, um auf diese Weise sicher-Supralcit-capable conductor strands have part of a stanchions and the like in the innermost 65, in order to ensure in this way

der konzentrischen Rohre befindlichen, aus einer zustellen, daß das kühlende Medium, das auch durchof the concentric tubes located, from a supply that the cooling medium, which is also through

überwiegenden Anzahl verseilter Isolierstränge be- das Kernrohr geführt wird, die supraleitenden I-eiter-predominant number of stranded insulation strands leading to the core tube, the superconducting I-pus

stehenden Seiles. Abgesehen davon, daß sich ein stränge weitestgehend umspült.standing rope. Apart from the fact that a strand was largely washed around.

1 8 i 21 8 i 2

Die Erfindung sei an Hund der in den F i g. 1 his 5 dargestellten Ausführ.ingsheispiele näher "erläutert. The invention is based on the dog shown in FIGS. 1 His 5 illustrated embodiment examples "explained in more detail.

Zum Betrieb eines aus konzentrisch zueinander angeordneten Rohren bestehenden elektrischen Kabels in supraleitendem Zustand befindet sieh in dem innersten Rohr 1, das im Ausführungsbeispiel als Glattrohr dargestellt, ebenso aber auch gewellt sein kann, beispielsweise flüssiges Helium mit einer Temperatur von etwa 4 K. Innerhalb dieses Rohres sind. wie aus der Fig. I ersichtlich, die Leiterstränüe aus einem supraleitendem Material, beispielsweise aus einer Nioblegierung, angeordnet, l/m sieherzustellen, daß über die gesamte Lange der Abstand zwischen den Leitersträngen 2 i;,i Falle eines Fnerjieüh.rlragungskabels. beispielsweise drei, konstant ist. ist über einem Kernladen 3 aus einem geeigneten Isolierstoff eine Lage 4 aus Faden des gleichen Werkstoffes aufgebracht, t'ber den so gebildeten Kern ist nun mit entgegengesetzter Verseilriehtung eine Lace weiterer IsolierstoffadenS aufgebracht/wobei jeder vierte Faden durch einen supraleitfähigen Leiterstrang 2 Bleichen Durchmessers ersetzt wird. Das ganze Seil ist von einem weiteren Isolierfaden 6 umgeben, beispielsweise wendelförmig umwickelt, und zwar im entgegengesetzten Wickelsinn, so daß die einzelnen Lagen zusammengehalten und gleichzeitig das Seil im Inneren des Rohres I gegenüber der Wand in seiner Lage fixiert ist.To operate an electrical cable made of concentrically arranged tubes in a superconducting state, see the innermost tube 1, which is shown in the exemplary embodiment as a smooth tube, but can also be corrugated, for example liquid helium with a temperature of about 4 K. Inside this tube are. as can be seen from Figure I, the Leiterstränüe from a superconducting material, for example, a niobium alloy, disposed l / m sieherzustellen that i over the entire length of the distance between the conductor strands 2;., i case of a Fnerjieüh.rlragungskabels. for example three, is constant. a layer 4 of thread of the same material is applied over a core shutter 3 made of a suitable insulating material, a lace of further insulating material threads is now applied over the core formed in this way with opposite stranding / with every fourth thread being replaced by a superconducting conductor strand 2 bleaching diameter . The whole rope is surrounded by another insulating thread 6, for example wound in a helical manner, in the opposite direction of winding, so that the individual layers are held together and at the same time the rope is fixed in its position inside the tube I opposite the wall.

Die in der obersten Lage mit den Isolierstoffaden 5 3" verseilten supraleitfähigen Iviterstränge 2 können, wie aus der Fig. 2 ersichtlich, als Massivdrähte, bei spielsweise aus einer Nioblegierung, hergestellt sein. Fs ist aber auch möglich und oft von 'besonderem Vorteil, die supraleitfähigen I.eiterstränge als Röhr-■ hen auszubilden, wie etwa in der F i g. 3 dargestellt, und diese Röhrchen 7 mit in den Seilautbau einzubeziehen. Desgleichen kann man auch auf einen geeigneten Träger 8 eine Schicht aus supraleitfähigen! Material 9, beispielsweise elektrolytisch oder durch Aufdampfen, aufbringen und die so gebildeten Leiter in der beschriebenen Weise mit den Kunststoifäden verseilen. Als Träger kann schließlich auch, wie in der Fig. 5 angedeutet, ein Kunststoff- oder Metallrohrchen 10 verwendet werden, auf dem die supraleitende Schicht 11 aufgebracht ist. Unabhängig davon, welche Form dem supraleitfähigen Leiterstrang gegeben wird, ist es wesentlich, daß durch die Erfindung die Herstellung eines supraleitenden Kabels wesentlich erleichtert wird. Die in dem Leiterverband angeordneten supraleitfähigen Leitungsstränge haben über die gesamte Kabellänge definierten Abstand untereinander und zur Innenwand des das Kühlmittel führenden Rohres. Der supraleitfäliige Leiter wird weitestüchend von dem kühlenden Medium umspült, so daß ein einwandfreier Betrieb des Kabeis gewährleistet ist.The in the top layer with the insulating thread 5 3 " stranded superconducting Iviter strands 2 can, as can be seen from FIG. 2, as solid wires for example from a niobium alloy. But Fs is also possible and often of 'special' The advantage of using the superconducting conductor strands as tube ■ hen to train, such as in FIG. 3 shown, and to include these tubes 7 in the construction of the rope. In the same way, a layer of superconductive! Material 9, for example electrolytically or by vapor deposition, apply and the conductors thus formed Strand in the manner described with the plastic threads. Finally, as a carrier, as in 5 indicated, a plastic or metal tube 10 can be used on which the superconducting layer 11 is applied. Independently of, which shape the superconducting conductor strand is given, it is essential that the invention enables the manufacture of a superconducting cable is made much easier. Have the superconducting strands arranged in the conductor assembly The distance between each other and the inner wall of the coolant is defined over the entire length of the cable leading pipe. The superconducting conductor is largely washed around by the cooling medium, so that a perfect operation of the cable is guaranteed is.

Claims

Patent claims:

1. Arrangement for holding one or more superconducting conductor strands inside a deep-frozen cable constructed from concentric tubes as thermal protection, characterized in that the superconductive Conductor strands Part of a core located in the center of the concentric tubes, from one predominant number of stranded insulating strands of existing rope are.

2. order; according to claim I. characterized in that the strands of the rope are stranded around a core.

3. Arrangement according to claim I, characterized in that that the stranded strands have the shape of a multilayer bundle in which the top layer, the superconducting conductor strands are arranged stranded.

4. Arrangement according to claim 1, characterized in that the superconducting conductor strands are made of solid wires

5. Arrangement according to claim I. characterized in that the superconductive conductor strands are in the form of tubes.

6. Arrangement according to claim I. characterized in that the superconductive conductor strands by aui a carrier body made of metal or an insulating material, for example a Plastic, applied superconductive layers are formed.

7. Arrangement according to claim I, characterized in that that as a core one or more, optionally also a coolant leading Pipes are used.

X. Arrangement according to claim 7, characterized in that that the one or more tubes forming the core for the applied stranded layer in their Wall have breakthroughs.

9. Arrangement according to claim I. characterized in that that the strands of individual layers have the same or different diameters! · point.

10. Arrangement according to claim I. characterized in that that the consisting of a number of stranded strands rope with an insulating Strand is wound helically.

1 sheet of drawings