DE1814036C3 - Elektrisches Kabel mit von Temperaturschwankungen unabhängiger konstanter Länge - Google Patents
Elektrisches Kabel mit von Temperaturschwankungen unabhängiger konstanter LängeInfo
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Description
Kabelachse, der gleich
are sin Vk
Die Erfindung betrifft ein elektrisches Kabel mit 45
von Temperaturschwankungen unabhängiger kon- ist, worin k das Verhältnis des Ausdehnungskoeffistanter
Länge, bestehend aus einem Isolierstoffkern zienten der Metalldrähte zu dem des Isoliermate-
und darauf aufbauend abwechselnd aufeinanderfol- rials ist.
genden konzentrischen Lagen elektrisch leitfähigen Bei einem so ausgebildeten elektrischen Kabel
Metalls und bandförmigen Isoliermaterials. 50 kommt es bei einer Änderung der Kabeltemperatur
Derartige Kabel sind bekannt (deutsche Patent- dazu, daß die Isoliermaterialhülle auf die aus den
schrift 9 12 109). Bekannt ist es auch, den mittigen Metalldrähten bestehende Lage elektrisch leitfähigen
Isolierstoffkern derartiger Kabel hohl auszubilden. Metalls einen Druck ausübt. Wegen der schrauben-Weiter
sind auch auf die gleiche Weise aufgebaute linienförmigen Wicklung der Metalldrähte kommt es
elektrische Schweißkabel bekannt (deutsches Ge- 55 dabei mit der Durchmesserveränderung der Schraubrauchsmuster
16 23 293), wobei der mittige Hohl- benwindungen auch zu einer gleichzeitigen Änderung
raum ebenso wie beim vorgenannten Kabel als Kühl- des Wkkelwinkels. Dadurch wird eine Verlängerung
m.ttelleming dient bzw. eine Verkürzung bewirkt, die die Auswirkung
Derartige Kabel dienen zum Transport elektrischer der Temperaturänderung auf die Kabelänge komhnergie
in Form von Gleich- oder Wechselstrom, 60 pensiert. Man erhält somit ein elektrisches Kabel
wobei es sich um einen Einphasen- oder Mehr- bei dem Temperaturänderungen keine Längenändepnasenstrom
handeln kann. Führt das Kabel Strom, rung bewirken, weshalb das Kabel mechanischen
so erreicht es je nach seiner Art eine von der Außen- Spannungen in Richtung der Kabelachse nicht Untertemperatur
verschiedene Temperatur. Kabel mit nor- worfer, ist.
maler elektrischer Leitfähigkeit heizen sich bei Füh- 65 In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise
ren eines Stroms auf eine Temperatur auf, die über veranschaulicht, und zwar zeigt die einzige Figur ein
der Außentemperatur liegt. Andererseits werden bei aufgeschnittenes KaDeI für den Transport von
elektrischen Kabeln auch Betnebszustände vorge- Energie eines Mehrphasenstroms
Das elektrische Kabel besteht aus mehreren Lagen 1 elektrisch leitfähigen Materials, das Leitermäntel
bildet, die jeweils durch Isr-liermäntel 2 voneinander
getrennt sind. Für iede Stromphase kann ein Leitermantel vorgesehen sein. Selbstverständlich
ist es auch möglich, pro Stromphase mehrere Leitermäntel zu verwenden.
Dieser Leitermantel besteht aus nicht aneinander anliegenden Metalldrähten 10, die unter dem Winkel
θ — arc sin V^
zur Kabelachse gewickelt sind, wobei k das Verhältnis des Ausdehnungskoeffizienten der Metalldrähte
zu dem des Isoliermaterials ist. Der Wickelwinkel θ der Metalldrähte mit der Kabelachse beträgt beispielsweise
bei Verwendung von Aluminiumdraht ungefähr 25°. Aluminiumdraht erfährt bei einer
Veränderung der Temperatur von 300 auf 25° K eine Schrumpfung von 4,2°/oo, während das verwendete
Isoliermaterial gleichzeitig eine Schrumpfung von 2% erfährt.
Bei einer Temperaturänderung ändert sich also der Durchmesser der Isoliermäntel und bewirkt dadurch
auch eine Änderung des Durchmessers der Leitermäntel, die wieder eine Änderung des Wickelwinkels
θ zur Folge hat. Da zwischen den einzelnen Metalldrähten 10 innerhalb der Lagen 1 elektrisch
leitfähigen Metalls Abstände vorhanden sind, verändern sich bei der Änderung des Wickelwinkels
auch diese Abstände etwas. Der Isoliermantel 2 besteht aus bandförmigem Isoliermaterial. Werden
supraleitende Kabel aus Aluminium oder Feinkupfer verwendet, die an ihrer Oberfläche mit einem supraleitenden
Material beschichtet sind, so wird der Isoliermantel 2 vorzugsweise als Bandwicklung mit
einander halb überdeckenden Windungen aus Papier oder isolierendem Kunststoff hergestellt. Der Leitermantel
kann aus jeweils zwei im angegebenen Winkel
ίο schraubenlinienförmig gewickelten Drähten hergestellt
sein.
Als Kabelkern wird vorzugsweise eine zentrale Seele 5 verwendet, die höh! ist und so als Leitung
für ein Tiefsttemperaturmedium geeignet ist, das in Richtung des Pfeiles 4 durch die Seele 5 geschickt
werden kann. Die zentrale Seele 5 besteht vorzugsweise aus Isoliermaterial. Weiter wird das auf den
Lagen 1 elektrisch leitfähigen Metalls abwechselnd mit Isoliermänteln 2 aufgebaute Kabel vorzugsweise
in ein zylindrisches Tiefsttemperaturgehäuse 6 eingeschlossen. Zwischen dem äußersten Isoliermantel 2
und dem Tiefsttemperaturgehäuse 6 kann in Richtung des Pfeils 14 ein Tiefsttemperaturmedium geleitet
werden. Als Tiefsttemperaturmedium wird vorzugsweise flüssiges oder gasförmiges Helium verwendet.
Patentschutz wird nur begehrt jeweils für die Gesamtheit der Merkmale eines
jeden Anspruches, also einschließlich seiner Rückbeziehung.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
- sehen, bei denen die Betriebstemperatur unter derPatentansprüche: Außentemperatur liegt. Es handelt sich dabei umsupraieitende Kabel, deren Widerstandswert bei!. Elektrisches Kabel mit von Temperatur- Unterschreiten einer bestimmten Grenztemperatur Schwankungen unabhängiger konstanter Länge, 5 auf Null absinkt.bestehend aus einem Isolierstoffkern und darauf Werden nun elektrische Kabel aus mehreren La-aufbauend aus mindestens zwei abwechselnd auf- gen elektrisch leitfähigen Metalls mit Zwischenlagen einanderfolgenden konzentrischen Lagen elek- von Isoliermaterial für Überlandleitungen od. dgl. in trisch leitfähigen Metalls und bandförmigen Iso- großer Länge verwendet, so wird das Kabel bei liermaterials, dadurch gekennzeichnet, io übergang zum stromführenden Zustand, also bei daß die Lage (1) elektrisch leitfähigen Metalls aus Übergang von der Außentemperatur auf die Betriebs-Metalldrähten (10) besteht, die Schraubenlinien- temperatur infolge des thermischen Ausdehnungsförmig gewickelt sind, und zwar mit einem Win- koeffizienten starken mechanischen Spannungen kel θ zur Kabelachse, der gleich unterworfen. Diese entstehen bei über der Außen-15 temperatur liegenden Betriebstemperaturen durcharc sin j/if die Ausdehnung, bei unter der Außentemperaturliegenden Betriebstemperaturen durch Schrumpfenist, worin A- das Verhältnis des Ausdehnungs- des LeitermateriaJs. So schrumpft beispielsweise ein koeffizienten der Metalldrähte zu dem des Iso- Aluminiumleiter bei Übergang seiner Temperatur Ii :rmaterials ist. ao von der Außentemperatur auf eine Betriebstempera-
- 2. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekenn- tür von etwa 20° K um 4,2°/oo. Tritt diese Schrumpzeichnet, daß die Metalldrähte (10) in Abständen fung bei einem Leiter großer Länge auf, so kann es voneinander angeordnet sind. zu Kräften kommen, die eine plastische Verformung
- 3. Kabel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge- des Leitennaterials bewirken. Das führt unter Umkennzeichnet, daß die Metalldrähte (10) aus Alu- 25 ständen zu Materialermüdung, Kabelrissen und frühminium hoher Reinheit, Feinkupfer, Silber oder zeitigem Verschleiß. Derartige Beanspruchungen kön-Beryllium bestehen. nen auch eine Veränderung des spezifischen Wider-
- 4. Kabel nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch Standes des Leitermaterials zur Folge haben. Weiter gekennzeichnet, daß die Metalldrähte (10) einen können Beschädigungen an den Halterungen und Überzug aus Blei, Niob, oder einer Niob-Zirko- 30 Verankerungen der elektrischen Kabel auftreten, nium-, Niob-Titan- bzw. Niob-Zinn-Legierung Zur Beseitigung dieser Nachteile stellt sich die besitzen. Erfindung die Aufgabe, ein mehrschichtiges, aus kon-
- 5. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, zentrischen elektrischen Leitern und dazwischen andadurch gekennzeichnet, daß zum Erhalt eines geordneten gewickelten Isolierungen aufgebautes supraleitenden Kabels durch Kühlung der Me- 35 Starkstromkabel zu schaffen, das bei wechselnden talldrähte der Isolierstoffkern (S) in an sich be- Betriebstemperaturen keine Längenänderungen aufkannter Weise als Leitung für ein Tiefsttempera- weist.turmedium hohl ausgebildet ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Lage elektrisch leitfähigen Metalls aus 40 Metalldrähten besteht, die schraubenlinienförmiggewickelt sind, und zwar mit einem Winkel θ zur
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR131779 | 1967-12-11 | ||
| FR131779 | 1967-12-11 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
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| DE1814036A1 DE1814036A1 (de) | 1969-09-04 |
| DE1814036B2 DE1814036B2 (de) | 1971-09-02 |
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