DE2129556A1 - Aus mindestens zwei konzentrischen Rohren bestehendes Rohrsystem - Google Patents

Aus mindestens zwei konzentrischen Rohren bestehendes Rohrsystem

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Ewald Gunia
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Description

  • Aus mindestens zwei konzentrischen Rohren bestehendes Itohrs stem Y Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit einem aus mindestens zwei konzentrischen Rohren bestehenden Rohrsystem, beispielsweise einem bei tiefen Temperaturen betriebenen elektrischen Kabel oder einer Rohrleitung für den Transport erwärmter oder gekühlter, flüssiger oder gasförmiger Medien.
  • Die hierbei verwendeten Rohre sind vorzugsweise mit einer Wellung, in wendelförmigem Verlauf oder in Form geschlossener Ringe versehen.
  • Bekannt sind bereits tiefgekühlte Kabel, bei denen zur Übertragung elektrischer Energie im Innern eines mit flüssigem Helium gefüllten Rohres Lciterstränge angeordnet sind. Dieses, die Leiterstränge aufnehmende Rohr, das vorteilhaft gewellt ist, wird zum Schutz nach außen von weiteren konzentrischen Rohren umgeben, die jeweils etwas grösseren Durchmesser besitzen, so daß entsprechende Zwischenräume gebildet werden. Im innersten Zwischenraum kann beispielsweise ein Vakuum aufrechterhalten werden, während der mittlere Zwischenraum zum Zwecke der Unterteilung des vom Kabel innern nach außen gerichteten Temperaturgefälles und damit zur Erzielung einer Zwischenkühlung mit flüssigem Stickstoff gefällt ist.
  • Es sind auch bereits Rohrsysteme bekannt, beispielsweise aus vier konzentrischen Rohren, die zur Fortleitung flüssiger Gase, wie Wasserstoff oder Helium verwendet werden. Zur Zentrierung und-Abstützung solcher Rohrsysteme bzw. der Rohre untereinander sind bereits Abstandshalter der unterschiedlichsten Ausführungen verwendet worden. Diese Abstandshalter haben beispielsweise die Form einer aus Kunststoff bestehenden Wendel, die um das jeweils innere Rohr herumgelegt ist. Sie können aber auch aus drei oder mehreren radial zwischen jeweils zwei Rohren angeordneten und gleichmäßig über den Umfang des jeweiligen Innenrohres verteilten Stützelementen aus einem geeigneten Isoliermaterial bestehen. Wegen der durch diese bekannten Abstandshalter in den Zwischenraum zwischen jeweils zwei Rohren eingebrachten verhältnismäßig großen Massen sind diese Abstandshalter jedoch z.B. dann nicht geeignet, wenn der Zwischenraum zwischen jeweils zwei Rohren zur Aufnahme eines wärmenden oder kühlenden Mediums verwendet werden soll.
  • Eine solche Führung eines beispielsweise flüssigen oder gasförmigen, gekühlten oder erwärmten Mediums ist beispielsweise dann erforderlich, wenn das innere Rohr zur Fortleitung eines strömenden Mediums, z.B. Schwefel verwendet werden soll, das zum kontinuierlichen Transport wegen der einzuhaltenden Viskosität auf bestimmte Temperaturen gehalten werden muß. Auf der anderen Seite ist die Verwendung eines kühlenden Mediums dann erforderlich, wenn in das zu transportierende Medium führende Rohr beispielsweise bei tiefen Temperaturen flüssige Gase, wie Wasserstoff oder Helium weitergeleitet werden sollen. Abweichend hiervon tritt aber auch das Problem einer sog. Zwischenkühlung dann auf, wennusich beispielsweise bei dem rohrförmigen Gebilde um ein in supraleitendem Zustand betriebenes Kabel handelt, das aus vier konzentrischen Rohren besteht, und bei dem zwischen dem zweiten und dem dritten Rohr beispielsweise flüssiger Stickstoff geführt wird.
  • In all diesen Fällen, wo es darauf ankommt, den Zwischenraum zwischen jeweils zwei Rohren mit einem beispielsweise strömenden flüssigen oder gasförmigen Medium auszufüllen, ist es wesentlich, daß das Medium ohne große Verluste durch den Zwischenraum geführt und dadurch eine intensive Kühlung bzw. Erwärmung ermöglicht wird. höhere Strömungsverluste bedingen darüberhinaus eine größere Anzahl an über die Strecke verteilten Pumpstationen, die das flüssige oder gasförmige Medium durch das Rohrsystem befördern.
  • Alle die bisher bekannten Konstruktionen für die verschiedensten Anwendungsgebiete mit mehreren konzentrischen, vorzugsweise gewellten Metallrohren, ließen sich wesentlich vereinfachen, d.h. entsprechend verbilligen, wenn beispielsweise das Innenrohr im Außenrohr durch eine möglichst materialarme Halterung zentriert werden könnte. Der geforderte geringe Materialanteil soll die Wärmeverluste, die durch i# Leitung übertragen werden, auf ein Minimum reduzieren.
  • Die Abstandshalterquerschnitte, die hierfür benötigt werden, bzw. überhaupt in Frage kämen, haben einen derartig geringen Querschnitt, das sternßwendel oder andersförmige Abstandshalter, die bei den bekannten Anordnungen verwendet und dort auf Druck beansprucht werden, entfallen müssen.
  • Zur Überwindung der genannten Schwierigleiten bei koaxialen Rohrsystemen, beispielsweise für ein bei tiefen Temperaturen betriebenes elektrisches Kabel oder ein Rohrsystem für den Transport gekühlter oder erwärmter, flüssiger oder gasförmiger Medien aus mindestens zwei vorzugsweise gewellten Metallrohren geht die Erfindung einen anderen Weg. Gemäß der Erfindung besteht jeder Abstandshalter aus mindestens zwei, vorzugsweise drei Ringen, mit einem dem Durchmesser des jeweiligen Innenrohres entsprechenden Ausschnitt, deren durch den Ausschnitt erzeugte Enden zur Halterung eines Fadens oder Drahtes als Träger für das jeweilige Innenrohr dienen, und die bezogen auf der4#usschnitt 0 jeweils um 120 versetzt in Achsrichtung hintereinander angeordnet sind. Die Strömungsverluste durch solche Abstandshalter sind äußerst gering, so daß eine besonders intensive Kühlung in dem von den Rohren gebildeten Raum möglich wird. Die Aufhängung des jeweils inneren Rohres bedeutet eines äußerst materialarme Abstandshalterung, die Wärmeverluste durch Leitung sind praktisch zu vernachlässigen. Die Abstandshalter selbst werden nur auf Zug beansprucht.
  • In Durchführung der Erfindung besteht jeder Abstandshalter aus drei gleich aufgebauten Ringen, die einzeln auf den jeweils inneren Leiter aufgesetzt und nach dem Aufsetzen miteinander verbunden und damit zu einer Einheit zusammengefaßt werden. Dadurch, daß die jeweils dei einzelnen Ringe um jeweils 1200 versetzt in Achsrichtung hintereinander angeordnet sind, und durch beispielsweise Querstifte miteinander verkeilt sind, tragen sich die so gebildeten Abstandshalter auf dem jeweils inneren Rohr von selbst.
  • Statt drei solcher Einzelelemente ist es auch möglich, nur zwei oder mehrere zu verwenden, wesentlich ist lediglich, daß für die jeweilige Elementzahl die Anordnung der Löcher für die Verbindungsstifte oder Halteringe so angeordnet werden, daß ein Normelement entsteht. Besonders vorteilhaft ist es auch, wenn der von den Drähten oder Fäden gehaltene Innenleiter parallel gewellt ist, so daß alle Fäden in ein Wellental eingreifen können.
  • Als Garn, Faden oder Draht hoher Zugfestigkeit kann beispielsweise ein solcher aus einem geeigneten#Kunststoff beispielsweise einem vorgereckten Polyester, Nylon und dergl. verwendet werden, es ist aber auch möglich, einen Faden oder Draht aus einem Metall zu verwenden.
  • Die Erfindung sei an Hand des in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
  • Zum Transport flüssiger oder gasförmiger Medien, die während des Transportes auf gleichbleibender tiefer oder hoher Temperatur gehalten werden sollen, dient, wie aus der Figur ersichtlich, das beispielsweise aus Kupfer oder nichtrostendem Stahl bestehende parallel gewellte Metallrohr 1. Konzentrisch zu diesem, das zu transportierende Medium führende Rohr 1 ist ein weiteres Rohr 2 angeordnet, das in bekannter Weise beispielsweise von einem aus einem thermoplastiscbn Kunststoff bestehenden Mantel 3 umgeben ist. Um sicherzustellen, daß das im Rohr 1 befindliche Medium, beispielsweise flüssiges Helium mit einer Temperatur von 4,2 K auf dieser Temperatur gehalten werden kann, ist der Raum zwischen den Rohren 1 und 2 zur Wärmeisolierung evakuiert und ganz oder teilweise mit einer sog.
  • Superisolation aus geschichteten Metallfolien bzw. metallisierten Kunststoffolien mit zwischenliegenden Lagen aus z.B. Glasfaservlies oder -gewebe ausgefüllt. Da die Wärmeleitung durch die gewählte Abstandshalterung in Form der Fäden oder Drähte praktisch vernachlässigbar ist, reicht die in dem Raum zwischen den Rohren 1 und 2 befindliche Superisolierung und das bestehende Vakuum aus, das im Innenrohr 1 befindliche Helium auf der gewünschten Temperatur zu halten. Weitere konzentrische Rohre über dem Außenrohr 1 als Wärmeschild nach außen sind nicht mehr erforderlich, die Konstruktion eines Supraleiterkabels, für den Fall, daß im inneren Rohr die elektrischen Leiter angeordnet werden, oder einer sog. Kältemittelübertragungsleitung ist damit wesentlich vereinfacht Zur Halterung des Innenrohres 1 innerhalb des konzentrisch hierzu angeordneten Rohres 2 dienen mindestens zwei in Achsrichtung hintereinander angeordnete Ringe 4, die mit einer Aussparung 5 versehen sind, welche dem Außendurchmesser des jeweiligen Innenrohres entspricht, so daß die Ringe über den Innenleiter geschoben werden können. An den Stellen 6 und 7 sind die zur Halterung dienenden aus Metall oder Kunststoff bestehenden Fäden oder Drähte 8 befestigt, die im dargestellten Ausführungsbeispiel auf Zug beansprucht werden. Zur Abstützung der Ringe 4 am äußeren beispielsweise gewellten Metallrohr 2 dienen in Achsrichtung verlaufende Querstreben 9, mit der sich die Ringe 4 an den Wellenbergen des Außenrohres 2 abstü-tzen. Mit 10 sind Stifte oder Bolzen bezeichnet, die im montierten Zustand in entsprechende Bohrungen des in Achsrichtung dahinter oder davor liegenden Ringes eingreifen und mit diesen verkeilt werden.
  • Wie aus der Figur ersichtlich, liegen in Achsrichtung hinter dem Ring 4 zwei weitere entsprechend aufgebaute Ringe, die in Bezug auf die Aussparung 5 gegenüber dem ersten Ring um 1200 versetzt angeordnet sind. Nach Verkeilung dieser einzelnen Ringe mittels der Bolzen oder Stifte 10 ist damit ein selbsttragendes Gebilde geschaffen, das, auf den Innenleiter aufgebracht, in seiner Lage fixiert ist, so daß das Außenrohr 2 ohne Schwierigkeiten darüber gefahren werden kann.
  • Wie bereits angedeutet, kann das Rohrsystem nach dem Ausführungsbeispiel auch zur Aufnahme supraleitender Drähte oder Bänder verwendet werden, die infolge der niedrigen Temperaturen im Innenrohr 1 in den supraleitenden Zustand überführt zum Stromtransport, sei es als Energie- oder Nachrichtenübertragungskabel, verwendet werden.
  • Abgesehen von der Aufnahme supraleitender Drähte oder Bänder kann das innere Rohr 1 auch zur Aufnahme von Leitern verwendet werden, die auf tiefe Te#mperaturen abgekühlt, z.B. auf die Temperatur des flüssigen Wasserstoffes, die Seele sog. Widerstandskabel bilden. Diese Kabel bzw. deren Leiter weisen einen gegenüber den bei Normaltemperatur betliebenen erheblich geringen elektrischen Widerstand auf, der sich aus dem Verhältnis des Widerstandes bei der Temperatur im Innenrohr zu dem bei Raumtemperatur ergibt.

Claims (4)

Patentansprüche
1. Aus mindestens zwei konzentrischen Rohren bestehendes Rohrsystem, z.B. ein bei tiefen Temperaturen betriebenes elektrisches Kabel oder eine Rohrleitung zum Transport flüssiger oder gasförmiger, erwärmter oder gekühlter Medien, dessen inneres Rohr in dem umgebenden äußeren Rohr durch materialarme Abstandshalter in Lage gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Abstandshalter aus mindestens zwei, vorzugsweise drei Ringen mit dem Durchmesser des Innenrohres entsprechenden Ausschnitten besteht, deren durch den Ausschnitt erzeugte Enden zur Halterung eines Fadens oder Drahtes als Träger für das Innenrohr dienen, und die bezogen auf den Ausschnitt jeweils um 1200 versetzt in Achsrichtung hintereinander angeordnet sind.
2. Rohrsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Ringe in montiertem Zustand fest mitein-ander verbunden sind.
3. Rohrsystem mit parallel-gewelltem Innenrohr, dadurch gekennzeichnet, daß die Bänder oder Fäden in die Wellentäler eingreifen.
4. Rohrsystem nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß am Umfang der die Fäden oder Drähte tragenden Ringe in Achsrichtung weisende Streben zur Abstützung am Außenrohr angeordnet sind.
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AT309572A AT322301B (de) 1971-06-15 1972-04-10 Aus mindestens zwei konzentrischen rohren bestehendes rohrsystem
CH557472A CH553361A (de) 1971-06-15 1972-04-14 Rohrleitung mit mindestens zwei durch abstandhalter konzentrisch zueinander gehaltenen rohren.
JP47055024A JPS5757805B1 (de) 1971-06-15 1972-06-02
GB2590772A GB1350541A (en) 1971-06-15 1972-06-02 Pipe system comprising at least two coaxial pipes
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FR7220883A FR2142380A5 (de) 1971-06-15 1972-06-09
CA144,724A CA953661A (en) 1971-06-15 1972-06-14 Spacer assembly for concentric tubular systems

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT256956B (de) * 1965-04-23 1967-09-11 Peter Dipl Ing Dr Techn Klaudy Supraleitende Energieübertragungsleitung

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT256956B (de) * 1965-04-23 1967-09-11 Peter Dipl Ing Dr Techn Klaudy Supraleitende Energieübertragungsleitung

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Conference on Low Temperatures and Electric Power, 04.-26.03.69, S. 105-111 *

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