DE1922487C

DE1922487C - Line system for the transport of cryogenic media in gaseous and / or liquid state or electrical energy

Info

Publication number: DE1922487C
Application number: DE19691922487
Authority: DE
Original assignee: Kernforschungsanlage Juelich GmbH
Current assignee: Forschungszentrum Juelich GmbH
Filing date: 1969-05-02
Publication date: 1973-04-26

Description

Die Erfindung bezieht sich auf "An Leitung^systerr zum Transport von tiefkalten Medien in gasförmigen- und/oder flüssigem Zustand oder von elektrische! Energie, bei dem die von Strahlungsschilden umgebenen Leitungen in einem evakuierten Mantelrohi angeordnet sind, wobei zur Kühlung mindestens eint sich über die Länge des Leitungssystems erstrekkende, von einem Hefkalten Gas oder von einer tiefkalten Flüssigkeit, wie Helium im Bereich seines kritischen Punktes od. dgl., durchströmte Rohrleituno vorgesehen ist.The invention relates to "On line ^ systerr for the transport of cryogenic media in gaseous and / or liquid state or of electrical! Energy, in which the lines surrounded by radiation shields are arranged in an evacuated jacket tube, with at least one being used for cooling The length of the pipe system extending through a yeast-cold gas or a cryogenic liquid such as helium in the area of its critical point or the like is provided.

Mittels derartiger Leitungssysteme sollen auf tiefer Temperatur zu haltende Medien, wie beispielsweise flüssiges Helium oder andere tiefsiedende Gase od. dgl., unter möglichst geringer 'Värmeaufnahr·:«: von einem Kälteerzeuger zu einem Verbraucher transportiert oder ausgedehnte elektrische Leiter auf der Temperatur des Kühlmediums gehalten werden. An den für die Rohrleitungen zu verwendenden Werkstoff wird dabei die Forderung gestellt, daß er auch bei tiefen Temperaturen noch hinreichende Zähigkeit und befriedigendes Verhalten gegenüber dem Vakuum des die Rohrleitung umgebenden evakuierten Raums aufweist. Man hat daher für solche Rohrleitungen bisher entweder austenitische Stähle, reines Aluminium oder bestimmte Kupferlegierungen verwendet. Das hat jedoch den Nachteil, daß die Rohrleitungen nur in bestimmten kurzen Teilstücken geliefert und an Ort und Stelle mittels an sich bekannter Verfahren, also beispielsweise durch Schweißen oder Löten, zu einer Leitung der vorgesehenen Länge miteinander verbunden werden müsser. Wegen der hohen thermischen Beanspruchung werden in diesen Rohrleitungen Längenänderungen hervorgerufen; daher ist es erforderlich, in gewissen Abständen zum Ausgleich gewellte Federungskörper oder Faltenbälge aus Metall in die Rohrleitungen für das auf tiefer Temperatur zu haltende Medium einzubauen.By means of such piping systems should go to deeper Media to be maintained at temperature, such as liquid helium or other low-boiling gases or the like, with as little heat as possible ·: «: transported from a cold generator to a consumer or extended electrical conductors on the Temperature of the cooling medium can be maintained. The material to be used for the pipelines the requirement is that it still has sufficient toughness even at low temperatures and satisfactory behavior in relation to the vacuum of the evacuated space surrounding the pipeline having. So up to now either austenitic steels or pure aluminum have been used for such pipelines or certain copper alloys are used. However, this has the disadvantage that the pipelines only delivered in certain short sections and on the spot using methods known per se, so for example by welding or soldering to one another to form a line of the intended length must be connected. Because of the high thermal stress in these pipelines Changes in length caused; therefore it is necessary to compensate at certain intervals Corrugated spring bodies or metal bellows in the pipelines for the low temperature to be built into the medium to be held.

Beträgt die Länge des Leitungssystems nicht mehr als 10 bis 100 m, so können die vorstehend geschilderten Nachteile im allgemeinen in Kauf genommen werden. Sind jedoch, wie dies beispielsweise bei einem unter dem Sprungpunk'. abgekühlten Supraleiter für den praktisch verlustfreien Transport elektrischer Energie der Fall ist, Entfernungen bis zu mehreren 100 km zu überbrücken, so ist die Verwendung von Rohrleitungen der vorbezeichneten Art ganz besonders nachteilig.If the length of the pipe system is not more than 10 to 100 m, the above-mentioned Disadvantages are generally accepted. However, as is the case with one under the jump point '. cooled superconductors for the practically loss-free transport of electrical Energy is the case to cover distances of up to several 100 km, so is the use of pipelines of the aforementioned type is particularly disadvantageous.

Wegen der geringen Viskosität flüssiger Gase, ins-Because of the low viscosity of liquid gases, especially

besondere von flüssigem Helium, ist es erforderlich, die Verbindungsstellen der Metallrohre, die auf Grund der verhältnismäßig geringen Länge der Rohrleitungsstücke sehr zahlreich sind, besonders sorgfältig auszuführen, und zwar, um innerhalb des die Rohrleitungen umgebenden Mantelrohres ein wirkungsvolles Isoliervakuum aufrechtzuerhalten. Zur Gew-;;.rleistung eines ausreichend guten Vakuums dürfen die Rohrleitungen keine Poren oder Haarrisse aufweisen. Das würde eine sorgfältige Prüfung erforderlich machen, die jedoch unter den im allgemeinen an einer Baustelle vorherrschenden Bedingungen mit den derzeit verfügbaren Mitteln nicht durchführbar ist.special of liquid helium, it is necessary the connection points of the metal pipes due to the relatively short length of the pipe sections are very numerous, to be carried out with particular care, in order to be able to do so within the the Pipelines surrounding the jacket pipe to maintain an effective insulating vacuum. To the Wt - ;;. Performance of a sufficiently good vacuum the pipelines must not have any pores or hairline cracks. Careful consideration would be required make, however, under the conditions generally prevailing on a construction site is not feasible with the resources currently available.

Die vorstehenden Nachteile sind derart erheblich, daß es bisher praktisch nicht möglich war, Leitungssysteme zum Transport von tiefkalten Medien in gasförmigem und/oder flüssigem Zustand od-r mit bis in den Bereich der Supraleitfähigkeit abgekühlten elektrischen Leitungen zur Überbrückung größerer Entfernungen zu bauen.The above disadvantages are so significant that it has hitherto not been practically possible to create line systems for the transport of cryogenic media in gaseous and / or liquid state or with up to in The area of superconductivity is cooled by electrical lines to bridge larger distances to build.

Aufgebe der Erfindung ist es, ein auf einfache Weise herzustellendes und zu verlegendes Leitungssystem für tiefkalte Medien zu schaffen, mit dem sich auch große Entfernungen bis zu mehreren hundert Kilometern überbrücken lassen und das mit hoher Betriebssicherheit betrieben werden kann. Soweit das Leitungssystem zur Fortleitung von elektrischem Strom dienen soll, soll es so beschaffen sein, daß die elektrische Isolierung der stromführenden Leiter besonders einfach wird. Außerdem soll die Inbetriebnahme des Leitungssystems dadurch vereinfacht und wirtschaftlicher gestaltet werden, daß eine stufenweise Vorkühlung des gesamten Leitungssystems ermöglicht wird.The object of the invention is to provide a line system that is simple to manufacture and lay for cryogenic media that can be used to cover large distances of up to several hundred Bridging kilometers and that can be operated with a high level of operational reliability. As far as that Line system is to serve for the transmission of electrical current, it should be such that the electrical insulation of the current-carrying conductors is particularly simple. In addition, the commissioning of the line system can be simplified and made more economical that a gradual Pre-cooling of the entire pipe system is made possible.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die zur Fortleitung des auf tiefer Temperatur zu haltenden Mediums bestimmten Leitungen aus einem an sich bekannten, bei Raumtemperatur flexiblen Werkstoff bestehen und eine so geringe Wandstär! e aufweisen, daß sie im warmen Zustand keine nennenswerte Formstabilität besitzen und in an sich bekannter Weise mittels Abstandhaltern in einem sie ; lit geringem Abstand umgebenden zweiten, inneren Mantelrohr, dessen Innenraum auf niedrigem Druck gehalten wird, geführt sind. Die Anordnung von Abstandhaltern ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn mittels des Leitungssystems gemäß der Erfindung elektrischer Strom fortgeleitet werden soll. Die in diesem Falle im Inneren der Rohrleitungen für das Kühlmedium angeordneten elektrischen Leiter üben infolge der beim Betrieb um sie entstehenden magnetischen Felder Kräfte aufeinaiidei aus, denen die Abstandhalter entgegenwirken.This object is achieved according to the invention in that the forwarding of the to low temperature to be held medium certain lines from a known per se, at room temperature flexible material and such a small wall thickness! e show that they are in the warm state have no significant dimensional stability and in a known manner by means of spacers in one she ; lit a small distance surrounding the second, inner jacket tube, the interior of which is on low Pressure is held, are guided. The arrangement of spacers is particularly advantageous when if by means of the line system according to the invention electrical current is to be passed on. the in this case, practice electrical conductors arranged inside the pipelines for the cooling medium as a result of the magnetic fields generated around them during operation, forces oneinaiidei to which the Counteract spacers.

Als sehr zweckmäßig hat es sich erwiesen, als Werkstoff für die Rohrleitungen eine Folie aus PoIyiithylenterephthalat zu verwenden. Das hat den Vorteil, daß die Leitungen in erheblichen Längen ähnlich wie dies bei Feuerwehrschläuchen der Fall ist, raumsparend auf große Trommeln gewickelt zur Baustelle transportiert werden iiönnen. Zweckmäßig ist es, wenn die Rohrleitungen aus Folien von etwa V₁₀ mm Dicke gebildet werden, wobei mehrere Lagen von Folien miteinander verklebt werden. Dabei ist als Kleber ein Epoxydharz, beispielsweise ein bekannter Zweikomponentenkleber, sehr geeignet. Es zeigte sich, daß die auf diese Weise gebildeten Rohre bei Temperaturen unterhalb von 80° K, die zum Betreiben der Leitungen erforderlichen Drücke aufzunehmen vermoch ten, obwohl ihre Wandstärke erheblich geringer war als dies bei der Verwendung von rostfreiem Stahl füi die Rohrleitungen erforderlich ist. Es zeigte sich auch daß die gemäß der Erfindung gebildeten Leitunger selbst für supraflüssiges Helium die erforderlicht Dichtigkeit aufweisen.It has proven to be very useful to use a film made of polyethylene terephthalate as the material for the pipelines. This has the advantage that the cables can be transported to the construction site in considerable lengths, similar to fire hoses, in a space-saving manner wound on large drums. It is useful if the pipelines are formed from foils approximately ₁₀ mm thick, several layers of foils being glued to one another. An epoxy resin, for example a known two-component adhesive, is very suitable as an adhesive. It was found that the pipes formed in this way were able to absorb the pressures required to operate the pipes at temperatures below 80 ° K, although their wall thickness was considerably less than that required when using stainless steel for the pipes. It was also found that the conductors formed according to the invention have the required tightness even for superfluid helium.

Die geringe Masse solcher Leitungen für das Kühl medium hat eine beachtliche Verringerung der bein Abkühlen der Leitungen abzuführenden Wärme menge zur Folge. Vorteilhaft ist ferner, daß eine elektrische Isolation zwischen dem Hochspannung füh renden elektrischen Leiter im Innern einer Kühl mediumleitung und dieser Leitung entfallen kann.The low mass of such lines for the cooling medium has a considerable reduction in leg Cooling of the lines result in the amount of heat to be dissipated. It is also advantageous that an electrical Insulation between the high-voltage electrical conductor inside a cooling system medium line and this line can be omitted.

Wegen des im Vergleich zu metallischen Werkstoffen geringen Elastizitätsmoduls von Kunststoffen, wie beispielsweise Polyäthylenter.,>hthalat, können dit Leitungen für das Kühlmedium so ausgeführt werden daß die bei der Abkühlung der Leitungen auftretende Längenänderung in elastische Spannung umgewandd wird, weil die elastischen Kräfte bei konstant geh a tener Leitungslänge genügend klein bleiben. Die An Ordnung von Federbälaen od. dgl. kann daher ent fallen.Because of the low modulus of elasticity of plastics compared to metallic materials, such as for example Polyäthylenter.,> hthalat, can dit Lines for the cooling medium are designed so that that occurs when the lines cool down Change in length is converted into elastic tension because the elastic forces are constant at a tener cable length remain sufficiently small. The order of Federbälaen or the like can therefore ent fall.

Das innere Mantelrohr, das ebenfalls auf tiefe Temperaturen abgekühlt werden muß, ist zweck mäßig durch ein spiralförmig aufgewickeltes Banc und einen mit dem Band verbundenen, in gleichei Weise spiralförmig aufgewickelten Hohlkörper au< metallischem Werkstoff oder einem in an sich be kannter Weise beidseitig mit Metall beschichtetem verschweißbarem Kunststoff od. dgl. gebildet.The inner jacket tube, which must also be cooled to low temperatures, is useful moderately by a spirally wound banc and one connected to the band, in the same way Way, spirally wound hollow body made of a metallic material or one in itself As is known, weldable plastic coated on both sides with metal or the like.

Das Einbeziehen dieser Hohlkörper in das zylindrische Mantelrohr hat zur Folge, daß ein Längenausgleich erfolgt, der der Längenänderung entspricht, die beim Abkühlen des inneren Mantelrohres eintritt. Selbstverständlich ist es auch möglich, mehrere rohrförmige Hohlkörper vorzusehen. Pohrkörper und Band können beispielsweise durch fortlaufendes Verschweißen an den Kanten des Bandes miteinander verbunden sein.The inclusion of these hollow bodies in the cylindrical casing tube has the consequence that a length compensation takes place, which corresponds to the change in length that occurs when the inner jacket tube cools. Of course, it is also possible to provide several tubular hollow bodies. Body and Tape can for example by continuously welding the edges of the tape together be connected.

Mit dem inneren Mantelrohr sind in vorgegebenen Abständen an sich bekannte Vorvakuumpumpen verbunden, durch die während des Betriebes innerhalb des inneren Mantelrohres ein, den jeweiligen Verhältnissen anpaßbarer Druck, der im allgemeinen zwischen etwa 10~³ Torr und 1 Torr erzeugt werden ka.in, veränderbar ist. Dadurch, daß gemäß der Erfindung zwischen den Rohrleitungen für das tief kai te Medium und dem evakuierten Raum, der nach außen durch das äußere Mantelrohr begrenzt wird, eine Zone niedrigen Drucks gebildet wird, wird auf sehr einfache Weise erreicht, daß die bei höheren Temperaturen, also während des sogenannten Kaltfahrens, durch die Wände der Rohrleitungen hindurchdifTundiercnde Kühlmediummenge nicht in den evakuierten Raum gelangen kann, dessen Druck etwa 10-^r> Torr beträgt. Es hat sich gezeigt, daß bei dem Leitungssystem gemäß eier Erfindung sogar kleine Lecks in den Rohrleitungen für das Kühlmedium in Kauf genommen werden können. Es zeigte sich ferner, daß das innere Mantelrohr ebenfalls nicht gänzlich vakuumdicht zu sein braucht, da wegen des in seinem Inneren herrschenden niedrigen Drucks durch etwa vorhandene kleine Undichtigkeiten nur unwesentliche Gasmengen in das Hochvakuum gelangen können. Ein großer Vorzug des Leitungssystems gemäß der Erfindung besteht somit darin, daß die auf tiefer Tempe-Known backing pumps are connected to the inner jacket tube at predetermined intervals, by means of which a pressure within the inner jacket tube ^{which can be adjusted to the respective conditions and which can generally be generated between about 10 -3} Torr and 1 Torr can be changed during operation is. The fact that, according to the invention, a zone of low pressure is formed between the pipelines for the deep kai te medium and the evacuated space, which is delimited to the outside by the outer jacket pipe, is achieved in a very simple manner that the at higher temperatures, thus during the so-called cold run, the amount of cooling medium diffusing through the walls of the pipelines cannot get into the evacuated space, the pressure of which is about 10- ^r> Torr. It has been shown that in the line system according to an invention, even small leaks in the pipelines for the cooling medium can be accepted. It was also shown that the inner jacket tube does not need to be completely vacuum-tight either, since only insignificant amounts of gas can get into the high vacuum due to the low pressure prevailing inside it through any small leaks that may be present. A great advantage of the line system according to the invention is therefore that the low temperature

ratur befindlichen Rohrleitungen wirkungsvoll gegenüber dem zur Isolation gegenüber der Umgebung in dem äußeren Mantelrohr vorgesehenen Hochvakuum abgetrennt sind. Dies hat den weiteren Vorteil, daß die Anzahl der zur Aufrechterhaltung des Hochvakuums erforderlichen Pumpen erheblich herabgesetzt werden können. Vorteilhaft ist ferner, daß das innere Mantelrohr während des Einzichvorganges der zu einem Rohrbündel zusammengefaßten Leitungen für das Kühlmedium in das äußere Mantelrohr die für den Einziehvorgang erforderlichen Zugkräfte zur Überwindung der Reibung aufnimmt, so daß die leicht beschädigbaren Rohrleitungen für das Kühlmedium vor mechanischer Beschädigung oder unerwünschter Deformation hinreichend geschützt sind.the pipelines located in the air the high vacuum provided in the outer jacket tube for insulation from the environment are separated. This has the further advantage that the number of to maintain the high vacuum required pumps can be reduced considerably. It is also advantageous that the inner jacket tube during the unification process of the lines combined to form a tube bundle for the cooling medium in the outer jacket tube, the tensile forces required for the pulling-in process Overcoming the friction absorbs, so that the easily damaged pipes for the cooling medium are adequately protected from mechanical damage or undesired deformation.

Eine bevorzugte Ausführungsform des Leitungssystems gemäß der Erfindung besteht darin, daß in dem inneren Mantelrohr in vorgegebenen Abständen eine Anzahl von als LabyrinlhdichUingcn ausgebildeten Trennscheiben aus an sich bekanntem, flexiblem, schlecht wärmeleitendem und elektrisch isolierendem Werkstoff vorgesehen sind, wobei jeweils zwischen zwei Labyrinthdichtungen an das innere Mantelrohr eine Vorvakuumpumpe angeschlossen ist. Dabei hat sich als Werkstoff für die Labyrinthdichtungen PoIytetrafluoialhylen bewaliri. da er bei den in Frage kommenden tiefen Betriebstemperaturen noch eine hinreichende Flexibilität besitzt. Diese Ausiühiüngvform des Leitungssystems gemäß der Erfindung hat den Vorzug, daß es möglich ist. in den aneinandergren/enden Abschnitten des inneren Mantelrohres voneinander abweichende Vorvakuumdrückc aufrccht/ucrhallcn. A preferred embodiment of the line system according to the invention is that in the inner jacket tube at predetermined intervals a number of labyrinthine seals Cutting disks made of known, flexible, poorly thermally conductive and electrically insulating material Material are provided, each between two labyrinth seals on the inner jacket tube a backing pump is connected. The material used for the labyrinth seals is polytetrafluoroethylene bewaliri. because at the low operating temperatures in question he still has a has sufficient flexibility. This Ausiühiüngvform the pipe system according to the invention has the advantage that it is possible. in the borders / ends Sections of the inner jacket pipe deviating from one another forevacuum pressures.

Durch die Unterteilung in einzelne Leitungsabschnitte ist es möglich, den Wärmeübergang zwischen den verschiedenen, als Hinleitung oder als Rückleitung für das Kühlmedium dienenden Rohrleitungen zu steuern, da die Wärmeleitfähigkeit in dem Druckbereich, der innerhalb des inneren Mantelrohres aufrechterhalten wird, stark druckabhängig ist. Eine solche Steuerung erlaubt eine weitgehende Anpassung des Leitungssystems gemäß der Erfindung an die jeweils vorliegenden Verhältnisse, so daß auf einfache Weise eine Optimierung des Strömungsverhaltens des Kühlmediums während der Inbetriebnahme, also während des sogenannten Kaltfahrvorganges, oder auch während des Normalbetriebes erzielbar ist.By dividing it into individual line sections, it is possible to reduce the heat transfer between the various pipelines that serve as feed lines or return lines for the cooling medium to control, as the thermal conductivity in the pressure range that is maintained within the inner jacket tube is strongly pressure dependent. Such a control allows extensive adaptation of the line system according to the invention to the respective existing conditions, so that on simple Way an optimization of the flow behavior of the cooling medium during commissioning, so can be achieved during the so-called cold start-up process or during normal operation.

Eine weitere sehr zweckmäßige Ausführungsform des Leitungssystems gemäß der Erfindung besteht darin, daß ein Teil der spiralförmig in das innere Mantelrohr einbezogenen Hohlkörper als Druckrohre ausgebildet und von einem Kühlmittel durchströmt ist.There is another very useful embodiment of the line system according to the invention in that part of the hollow bodies incorporated spirally into the inner jacket tube are used as pressure pipes is formed and flowed through by a coolant.

Dadurch wird erreicht, daß das innere Mantelrohr zugleich die Wirkung eines Strahlenschildes hat. Wird nämlich zu Beginn des Kaltfahrvorganges ein Gas, dessen Inversionstemperatur oberhalb dei Raumtemperatur liegt, beispielsweise Luft, durch die in das innere Mantelrohr einbezogenen Leitungen gepreßt, so wird bei Drosselung im Gegenstrom in an sich bekannter Weise eine beachtliche Abkühlung des inneren Mantelrohres und zugleich ein abnehmender Druckabfall zwischen Druckhinleitung und Druckrückleitung erzielt. Sobald auf diese Weise eine ausreichende Abkühlung erreicht worden ist, wird das Gas in diesen Druckrohren durch von dem Kälteerzeuger geliefertes kaltes Gas, ζ. B. Heliumgas, er- *e\7\. das beim Durchströmen der Druckleitungen bei der inzwischen erzielten niedrigen Temperatur nur noch einen kleinen Druckabfall erleidet. Ein großer Teil der von außen auf das innere Mantelrohr einfallenden Wärme wird durch das die Druckrohre durchströmende Gas abgeführt. Dieses Gas wird zur Unterscheidung von dem Kühlmedium im folgenden auch mit Kältemittel bezeichnet. Die im Innern des inneren Mantelrohres verlaufenden Rohrleitungen für das Kühlmcdum werden somit durch das innereThis ensures that the inner jacket tube also has the effect of a radiation shield. If, at the beginning of the cold-start process, a gas whose inversion temperature is above room temperature, for example air, is forced through the lines incorporated into the inner jacket tube, then, when throttling in countercurrent, a considerable cooling of the inner jacket tube and, at the same time, a decrease Pressure drop between pressure supply and pressure return achieved. As soon as sufficient cooling has been achieved in this way, the gas in these pressure pipes is replaced by cold gas supplied by the cold generator, ζ. B. helium gas, er * e \ 7 \. which only suffers a small pressure drop when flowing through the pressure lines at the low temperature that has now been achieved. A large part of the heat falling from the outside onto the inner jacket pipe is dissipated by the gas flowing through the pressure pipes. To distinguish it from the cooling medium, this gas is also referred to below as refrigerant. The pipelines for the cooling module running inside the inner jacket tube are thus passed through the inner

ίο Mantelrohr nach Art eines Strahlenschildes gegen Wärmecinfälle abgeschirmt. Das hat den Vorzug, daß der Strömungswiderstand in diesen Leitungen für das Kühlmedium erheblich herabgesetzt ist. Weiter wird die Zeitdauer, bis zu der diese Leitungen auf die erwünschte Temperatur gebracht werden können, wesentlich verringert.ίο Jacket pipe in the manner of a radiation shield against Shielded from heat incidents. This has the advantage that the flow resistance in these lines for the Cooling medium is significantly reduced. Next is the length of time up to which these lines are on the desired Temperature can be brought, significantly reduced.

Ein sehr vorteilhaftes Verfahren zur Montage des Leitungssystems gemäß der Erfindung besteht darin, daß beim Einbringen der Rohrleitungen für das Kühiao medium in das Vakuummantelrohr ein dem Kühlmedium entsprechendes Gas in einer solchen Menge in die Rohrleitungen eingeleitet wird, daß in ihrem Inneren ein leichter Überdruck erzeugt wird. Dadurch erhalten die Rohrleitungen für das Kühlmedium bis zur Abkühlung auf die Betriebstemperatur bereits die für den Betrieb erforderliche Form und die zur Handhabung notwendige Stabilität.A very advantageous method for assembling the pipe system according to the invention consists in that when introducing the pipelines for the Kühiao medium in the vacuum jacket tube a the cooling medium appropriate gas is introduced into the pipelines in such an amount that in their A slight overpressure is generated inside. This gives the pipelines for the cooling medium the shape required for operation and until it has cooled down to the operating temperature the stability necessary for handling.

Eine außerdem zweckmäßige VerfahremmiiRnnhme zum Zusammenbau des Leitungssystems gemäß der Erfindung besteht darin, daß beim Einziehen des inneren Mantelrohres in das äußere Mantelrohr in die das innere Mantelrohr einbezogenen Hohlkörper zur Verminderung der Länge Gas in einer solchen Menge eingeleitet wird, daß sie unter Überdruck stehen.A further expedient procedural acceptance to assemble the line system according to the invention is that when pulling the inner Jacket tube into the outer jacket tube into the hollow body included in the inner jacket tube Reducing the length of gas is introduced in such an amount that they are under excess pressure.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigtAn embodiment of the invention is shown in the drawing and will be described in more detail below described. It shows

F i g. 1 einen Längsschnitt durch einen Abschnitt des Leitungssystems in der Ausführungsform von elektrischem Strom,F i g. 1 shows a longitudinal section through a section of the line system in the embodiment of FIG electric current,

F i g. 2 einen Querschnitt durch das Leitungssystem gemäß F i g. 1 nach der Linie A-A', F i g. 2 shows a cross section through the line system according to FIG. 1 after the line A-A ',

Fi g. 3 eine Rohrleitung für das auf liefer Temperatur zu haltende Medium vor dem Einbau in das innere Mantelrohr,Fi g. 3 a pipeline for the delivery temperature medium to be held before installation in the inner jacket pipe,

F i g. 4 eine Darstellung der Herstellung des inneren Mantelrohres beim Zusammenbau und der Verlegung des Leitungssystems.F i g. 4 shows an illustration of the manufacture of the inner jacket tube during assembly and laying of the pipeline system.

Wie aus der Zeichnung hervorgeht, sind die von Strahlungsschildcn 1 umgebenen Rohrleitungen 2 für das auf tiefer Temperatur zu haltende Medium, beispielsweise flüssi|zes Helium, in dem Mantelrohr 3 geführt. Zur Wärmeisolation der Rohrleitungen! wird der Innenraum des Mantelrohres 3 mittels Hochvakuumpumpen 4 auf einem Druck gehalten, der unterhalb 10~⁵ Torr liegt. Die Rohrleitungen 2 für das auf tiefer Temperatur zu haltende Medium bestehen, wie am besten aus F i g. 3 erkennbar ist, aus einem bei Raumtemperatur flexiblen Werkstoff. Sie weisen eine so ge-As can be seen from the drawing, the pipes 2, which are surrounded by radiation shields 1, for the medium to be kept at a low temperature, for example liquid helium, are guided in the jacket pipe 3. For thermal insulation of the pipelines! the interior of the jacket tube 3 is maintained by means of high vacuum pump 4 at a pressure which is below 10 ^-5 Torr. The pipes 2 for the medium to be kept at a low temperature are made, as best shown in FIG. 3 can be seen, made of a material that is flexible at room temperature. They show such a

ringe Wandstärke auf, daß sie keine Formstabilität besitzen. Sie können beispielsweise so ausgebildet sein, daß ein inneres nahtloses Kunststoff rohr 5 von geringer Wandstärke zur Verstärkung von einem gewickelten Mantel 6 umgeben ist. Zweckmäßig sind das aus dünner flexibler Folie bestehende Rohr 5 und dei ebenfalls aus einer solchen Folie bestehende Mantel 6 mittels eines geeigneten Kunstharzes miteinander haftfest verbunden. In der Ausbildungsformring wall thickness so that they have no dimensional stability. For example, you can be trained be that an inner seamless plastic tube 5 of low wall thickness for reinforcement of a wound Sheath 6 is surrounded. Appropriate are the existing thin flexible film tube 5 and The jacket 6, which also consists of such a film, is connected to one another by means of a suitable synthetic resin firmly connected. In the form of training

/ur l'ortleitung ve.η elektrischem Strom sind die für die Stronifülming vorgesehenen Leiter 7 — wie dies in l·' i g. 2 für die Foitlcitung von Drehsirom dargestellt ist — innerhalb der Rohrleitungen 2 angeordnet. Cic laß der Krfindung sind die Rohrleitungen 2 für das licfkalte Medium durch Abstandhalter 8 in einem /weiten inneren Mantelrohr 9 geführt. Das Mantelrohr 9 ist durch LabyritUhdiehti.ngcn K) aus flexiblem, schlecht wärmeleitendem und elektrisch isolierenden Werkstoli, beispielsweise I'olylctrafluorälhylcn, in ein/eine Abschnitte unterteilt, in denen mittels Vorvakuiimpumpcn 11 und an sich bekannten Einrichtungen /ur Steuerung des Druckes 12 ein Druck aufrechterhalten wird, der zwischen 1 (J-^:1 Torr und I Torr veränderbar ist. Mittels dieser Steuerungen ist es möglich, in den aneinandcrgrcnzenden Abschnitten des inneren Mantelrohres 9 voneinander abweichende Drücke auf rechtzuci halten. Dadurch ist es mögich, den Wärmeübergang zwischen den Rohrleitungen 2 für das auf liefer Temperatur zu haltende Medium unterschiedlich zu gestalten, so daß beispielsweise eine gute Anpassung an die infolge sich ändernder Oberlragungsleistungcn in Abhängigkeit davon sich gleichfalls ändernden thermischen Bedingungen mögl^:ch ist.The conductors 7 provided for the Stronifülming are used for the electrical current. 2 is shown for the foitlcitung of Drehsirom - arranged within the pipelines 2. According to the invention, the pipes 2 for the cold medium are guided through spacers 8 in a wide inner jacket tube 9. The jacket pipe 9 is divided by LabyritUhdichti.ngcn K) made of flexible, poorly heat-conducting and electrically insulating material, for example poly-octrafluoroethylene, into a section in which a pressure is applied by means of Vorvakuiimpumpcn 11 and known devices / for controlling the pressure 12 is maintained, which can be ^{varied between 1 (J-: 1} Torr and I Torr. By means of these controls it is possible to keep differing pressures in the mutually adjoining sections of the inner jacket tube 9. This makes it possible to control the heat transfer between the pipelines to make different for the on delivery temperature to keeping medium 2, so that, for example, a good adaptation to the changing due to Oberlragungsleistungcn depending likewise changing thermal conditions ^poss: is ch.

Wie aus der Zeichnung hervorgeht, besteht eine vortci.hafte Ausfülmingsfoim des Leitungssystems gemäß der Erfindung darin, daß in das innere Mantelrohr 9 spiralförmig ausgebildete Rohrleitungen 13 einbezogen sind, die von einem Kühlmittel durchströmt sind, das im Bedarfsfall von einem weiteren Kälteerzeuger eingespeist wird und die Rohrleitungen im Kreislauf durchströmen kann. Bei dieser Ausführungsform hat das Mantelrohr 9, wenn die Leitungen 13 von einem auf liefer Temperatur befindlichen Medium durchströmt werden, zugleich die Wirkung eines Strahllingsschildes. Dieser Strahlungsschild kann im Bedarfsfall bei der Inbetriebnahme des Leitungssystems gemäß der Erfindung zur Vorkühlung derAs can be seen from the drawing, there is a preliminary filling in of the line system according to FIG the invention is that in the inner jacket tube 9 spirally formed pipes 13 are included, which are flowed through by a coolant, which, if necessary, by another Cold generator is fed in and can flow through the pipes in the circuit. In this embodiment has the jacket tube 9 when the lines 13 of a medium on delivery temperature be flowed through, at the same time the effect of a ray shield. This radiation shield can be im If necessary when starting up the line system according to the invention for pre-cooling the

ίο innerhalb des inneren Mantelrohres angeordneten Teile verwendet werden. Das wird dadurch erreicht, daß unter Druck stehendes Gas durch die Rohrleitungen 13 gedrückt wird, wobei die bei einer Drosselung im Gegenstrom sich ergebende Abkühlung des Ciascs ausgenutzt wird.ίο arranged within the inner jacket tube Parts are used. This is achieved by letting pressurized gas through the pipelines 13 is pressed, the cooling of the resulting from a throttling in countercurrent Ciascs is being exploited.

In F i g. 4 ist schematisch dargestellt, wie das Leitungssystem gemäß der Erfindung verlegt wird. Die zunächst flachgedrückten Rohrleitungen 2 für das auf tiefer Temperatur zu haltende Medium werden von den Kabclrollen 14 über Umlcnkrollcn 15 in die Richtung des äußeren Mantelrohres 3 gebracht. Sie erhalten durch einen leichten inneren Überdruck ihre endgültige Querschnittsform und werden anschließen durch Anbringung von Abstandhalten! 8 in ihrer ge· geriscitigen Lage festgelegt. Um das auf diese Weise gebildete Rohrbündel wird durch spiralförmiges Um mantcln und Verschweißen von bandförmigem Mate rial 16 und der Rohrkörper 13 das innere Mantel ti>!ir 9 gebildet, das daraufhin in das äußere Mantel rohr 3 eingezogen wird.In Fig. 4 is a schematic representation of how the pipe system is laid according to the invention. the initially flattened pipes 2 for the medium to be kept at a low temperature are of brought the cable rollers 14 over Umlcnkrollcn 15 in the direction of the outer jacket tube 3. she obtain their final cross-sectional shape through a slight internal overpressure and are then connected by adding spacing! 8 fixed in their ge · geriscitigen position. To do it that way The tube bundle is formed by spiral-shaped sheathing and welding of strip-shaped material rial 16 and the tubular body 13, the inner jacket ti>! ir 9 formed, which then in the outer jacket tube 3 is drawn in.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Line system for cryogenic media in the gaseous and / or liquid state or for the transport of electrical energy, in which the lines surrounded by radiation shields are arranged in an evacuated jacket tube, at least one of which extends over the length of the line system from a cryogenic tube for cooling provided G ^ or by a cryogenic liquid such as helium in the range od its critical point. like. flowed through the pipeline, characterized in that the propagation of the at low temperature media to be held ^r certain ations (2) consists of a known per se , are flexible material at room temperature and have such a small wall thickness that they have a significant dimensional stability when warm, the lines (2) in a known manner by means of spacers (8) in a, surrounding them at a small distance second inner jacket tube (9), the interior of which is kept at low pressure, gefüh are rt.

2. Line sysu.nl according to claim 1, characterized in that the Rohrl. ^: lines (2) consist of a film made of polyethylene rephthalate,

3. Line system according to Anspn: h 2, characterized in that the pipes (2) from Foils (5, 6) are formed from about a tenth of a millimeter thick, with several layers of Foils are glued together.

4. Line system according to claim 1, characterized in that the inner jacket tube (9) by a spiral wound band (6) and one connected to the band, in the same way Way spirally wound hollow body (13) made of metallic material or one in on In a known manner, weldable plastic coated on both sides with metal or the like. is formed.

5. Line system according to claims 1 to 4, characterized in that with the inner Jacketed tube (9) at predetermined intervals in known fore-vacuum pump units (11) in Connected.

6. Line system according to claims 1 to 5, characterized in that in the inne- so ren jacket pipe (9) at predetermined intervals a number of labyrinth seals (10) formed cutting disks made of known, flexible, poorly thermally conductive and electrically insulating material are provided, each between two labyrinth seals (10) a backing pump (11) is connected to the inner jacket tube (9).

7. Line system according to claim 6, characterized in that the labyrinth seals (10) consist of Polytetrafiuoräthykn.

8. Line system according to claims 1 to 7, characterized in that part of the Spirally formed into the inner jacket tube (9) bent hollow body (13) as pressure tubes and a coolant flows through it.

■ - ". Procedure for assembling the piping system according to the invention, characterized in that when the pipelines are introduced (2) for the cooling medium in the vacuum jacket tube (3) a Ga corresponding to the cooling medium; is introduced into the pipelines (2; in such an amount that a Ieichtei Overpressure is generated.

10 A method for assembling the line system according to the invention, characterized / that when pulling the inner jacket tube <9) into d.-s outer jacket tube (3) ir the hollow body (13) included in the inner jacket tube (9) to reduce the length Gas is introduced in such an amount that ¹ they are under overpressure.