DE2210173A1

DE2210173A1 - Koaxiales rohrsystem, aus mindestens zwei vorzugsweise gewellten metallrohren

Info

Publication number: DE2210173A1
Application number: DE19722210173
Authority: DE
Inventors: August Dipl Phys Beck
Original assignee: KM Kabelmetal AG
Current assignee: Kabelmetal Electro GmbH
Priority date: 1972-03-03
Filing date: 1972-03-03
Publication date: 1973-09-06
Also published as: FR2174868A1; SU631091A3; FR2174868B1; JPS5345905B2; GB1400652A; JPS48100677A; CA967101A; DE2210173C2

Description

Kabel- und Metallwerke Gutehoffnungshütte Aktiengesellschaft

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Koaxiales Rohrsystem, aus mindestens zwei vorzugsweise gewellten Metallrohren

Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit einem koaxialen Rohrsystem, beispielsweise mit einem in supraleitendem Zustand betriebenes elektrisches Kabel oder ein Rohrsystem für den Transport flüssiger oder gasförmiger gekühlter Medien, aus mindestens zwei vorzugsweise gewellten Metallrohren und einer geschichteten Isolierung aus wechselnden Lagen hochreflektierender Folien mit abstandhaltenden mechanisch stabilen Zwischenlagen im Raum zwischen dem innersten, das kühlende oder gekühlte Medium führende Rohr und dem nächstfolgenden Rohr.

Bekannt sind bereits tiefgekühlte Kabel, bei denen ztir Übertragung elektrischer Energie im Innern eines mit flüssigem Helium gefüllten Rohres Leiterstränge 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 eines beispielsweise aus vier konzentrischen Rohren bestehenden Rohrs"; stems kann zum Zwecke der thermischen Isolierung ein Vakuum aufrechterhalten werden, während der mittlere Zwischenraum zum Zwecke der Unterteilung des vom Kabel Innern nach außen gerichteten Temperatnrgeri, und damit zur Erzielung einer Zwischenkühlung mit

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flüssigem Stickstoff gefüllt ist. Der äußere Zwischenraum kann wiederum in vorteilhafter Weise evakuiert sein, zusätzlich aber mit einer eingangs erwähnten Isolierung aus wechselnden Lagen hochreflektierender Folien mit abstandhaltenden Zwischenlagen versehen sein.

Es sind auch solche Rohrsysteme bekannt, 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 oder Metall bestehenden Wendel, die um das jeweils innere Rohr herumgelegt ist. Sie können aber auch aus drei oder mehreren radial zwischen zwei Rohren angeordneten und gleichmäßig über dem Umfang des jeweiligen Innenrohres verteilten Stützelementen aus einem geeigneten Isoliermaterial bestehen.

Es hat sich jedoch gezeigt, daß die Wärmeleitung bei solchen stützenden Elementen insbesondere dann viel zu groß wird, wenn aus Gründen einer Aufbauvereinfachung oder der Rationalisierung auf eine mehrfache koaxiale Rohrkonstruktion verzichtet werden soll und der Temperatursprung zwischen dem innersten das gekühlte oder kühlende Medium führende Rohr und dem nächstfolgenden, beispielsweise auf Raumtemperatur stehenden Rohr auf einfache Weise überbrückt werden soll. Zu diesem Zweck ist bereits vorgeschlagen worden, statt der üblichen stützenden Abstandshalter solche aus mindestens zwei, vorzugsweise drei Ringen oder Ringsegmenten mit dem Durchmesser des Innenrohres entsprechenden Ausschnitten zu verwenden, die zur Halterung eines Fadens oder Drahtes als Träger für das Innenrohr dienen und die bezogen auf den Ausschnitt jeweils um 120 versetzt in Achsrichtung hintereinander angeordnet

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sind. Die Aufhängung des jeweils inneren Rohres bedeutet eine äußerst materialarme Abstandshalterung, die Wärmeverluste durch Leitung sind praktisch zu vernachlässigen. Die Abstandshalter selbst werden hierbei nur auf Zug beansprucht.

Bei einer solchen Konstruktion kann man nun zur Reduzierung der Strahlungsverluste zwischen jeweils zwei Abstandshaltern eine Superisolierung bekannten Aufbaues aufbringen. Unter Superisolation soll dabei jetzt und im folgenden eine geschichtete Isolierung aus wechselnden Lagen hochreflektierender Folien mit abstandhaltenden mechanisch stabilen Zwischenlagen verstanden werden. Füllt man zur Reduzierung der Strahlungsverluste nunmehr den Raum zwischen jeweils zwei Abstandshaltern mit einer solchen Superisolierung aus, dann ergeben sich Schwierigkeiten dadurch, daß Spalte zwischen den benachbarten Superisolationspaketen vorhanden sein müssen um Platz für die Abstandshalter zu schaffen. Diese Spalte zwischen jeweils benachbarten Superisolationspaketen reichen jedoch bereits aus, die Strahlungsverluste in eine Größenordnung gelangen zu lassen, die einen Aufbau ohne eine Mehrf achrohrkonstruktxoii und einen stickstofflosen Mantel uninteressant erscheinen lassen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein koaxiales Rohrsystem beispielsweise für die Verwendung als supraleitendes Kabel oder auch als Rohrleitung für tiefgekühlte Medien zu schaffen, dessen Abstandshalterung zwischen den Rohren so gewählt ist, daß man auf eine Zwischenkühlung, beispielsweise mit flüssigem Stickstoff, verzichten kann.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst,

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daß die einzelnen Schichten der Superisolierung - reflektierende Folie und Zwischenlage - für sich einzeln oder jeweils mehrere solcher Schichten gemeinsam zu einem Stapel zusammengefaßt aus fortlaufend jedoch von Schicht zu Schicht oder von Stapel zu Stapel mit wechselnder Umlaufrichtung um das Innenrohr wendelförmig mit Abstand zwischen den Kanten herumgelegte Bandmaterialien bestehen, die an den Stoßstellen der mit wechselnder UmIaufrichtung aufgebrachten Schichten oder Stapel von reflektierenden Folien und Zwischenlagen freie Stellen bilden, die zur Durchführung jeweils eines Haltefadens für das innerste Rohr dienen. Während bei den üblichen Konstruktionen mit paketweise aufgebrachter Superisolierung ein radialer Spalt auf dem ganzen Umfang für die Abstandshalterung verbleiben muß,

2 sind durch die Erfindung nur einige wenige, etwa 0,1 cm , also fast punktförmige Lücken in der Superisolierung vorhanden, deren gemeinsame Fläche, bezogen auf die gesamte mit Superisolierung überzogene Fläche, gegenüber der früheren Konstruktion ein um eine Größenordnung günstigeres Verhältnis aufweist.

Da die von reflektierenden Folien und Zwischenlagen freien Stellen lediglich zum Hindurchführen eines HaI-tefadens dienen, wird der Abstand zwischen den Kanten der aufgewickelten Schichten oder Stapel dem Durchmesser der verwendeten Haltefaden entsprechend gewählt. Er dürfte in der Regel zwischen 0,5 und 2 mm betragen, je nach dem verwendeten Material des Haltefadens·

In Durchführung des Erfindungsgedankens ist die Schlaglänge der in der einen Richtung gewickelten Schicht oder des Stapels zweckmäßig gleich einem ganzzahligen Teil

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oder Vielfachen der Schlaglänge der in der anderen Richtung gewickelten Schicht oder des Stapels zu wählen. Das hat zur Folge, daß die Freistellen von der Superisolierung bzw. die dort befindlichen Haltefäden achsparallel auf der Mantelfläche des Innenrohres angeordnet sind. Sollen umgekehrt die Befestigungspunkte längs Mantellinien mit einer wenn auch sehr großen Schlaglänge auf der Rohroberfläche verlaufen, dann wird man die Schlaglänge der in der einen Richtung gewickelten Schicht oder des Stapels gleich einem nicht ganzzahligen Teil oder Vielfachen der Schlaglänge der in der anderen Richtung gewickelten Schicht oder des Stapels wählen.

Je nach den Erfordernissen kann es in Weiterführung der Erfindung oft von Vorteil sein, wenn die lagenweise gewickelten Schichten oder Stapel unterschiedliche Breite aufweisen. Je nach Breite der einzelnen Schichten oder Stapel ist es möglich, zusätzliche Befestigungselemente, wie Fäden, durch die Superisolierung an Freistellen hindurchzuführen.

Die Haltefäden, beispielsweise solche aus Kunststoff, wie sie unter dem Handelsnamen Diolen, Trevira, Perlon und dergl. bekannt sind, sind an dem innersten Rohr befestigt. Zur Halterung am Innenrohr selbst kann beispielsweise ein auf das Innenrohr wendelförmig aufgebrachtes Band aus Metall oder dergl. verwendet werden, das mit entsprechend der Anzahl der zu verwendenden Fäden mit Löchern oder Ösen versehen ist, wo die Haltefäden eingehängt werden können. Damit nach dem Befestigen der Haltefäden beispielsweise an den Löchern oder Ösen eines solchen Bandes die Bewicklung mit der Superisolierung vorgenommen werden kann, wird man in iJe.iterführung des Erfindungsgedankens die Fäden vorteilhaft mittels besonderer Hülsen während des Wickelvorganges

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verdecken und fixieren, die anschließend von den Fäden heruntergezogen werden können.

Die auf diese Weise durch die Superisolierung beim Herstellungsprozeß hindurchgeführten Fäden können dann beispielsweise in einem über der Superisolierung angeordneten Käfig oder dergl. befestigt werden, über den dann das äußere auf Raumtemperatur befindliche Rohr aufgebracht wird. Zur Halterung der Fäden und damit des inneren Rohres kann aber auch beispielsweise eine schraubenförmig gewundene Wendel verwendet werden, die über die Superisolierung geschoben und mit Befestigungselementen für die Fäden versehen ist. Die Steigung einer solchen Wendel wird dann zweckmäßig der Schlaglänge des Bandes entsprechen, das auf das innere Rohr aufgewickelt und mit Ösen, Bohrungen oder dergl. für die Aufhängefäden versehen ist.

Die Erfindung sei an Hand der in den Fig. 1 bis 5 dargestellten Ausführungsbeispiele» näher erläutert.

Zur Schaffung eines Supraleiter-Kabelmantels oder auch einer sogenannten Kälteleitung ohne Stickstoffzwischenkühlung soll die Aufhängung des inneren Rohres mittels einer Fadenkonstruktion so gestaltet werden, daß die Superisolierung aus wechselnden Lagen hochreflektierender Folien mit Abstand haltenden mechanisch stabilen Zwischenlagen nicht paketweise, also nur in einer Wickelrichtung verlaufend, sondern durch fortlaufendes und abwechselnd links und rechts herumlaufendes Aufwickeln um das Innenrohr aufgebracht werden kann. Hierbei halten Haltefaden dieses innere Rohr an den Stellen fest, wo Kreuzungspunkte der links und rechts herumlaufenden Superisolatxonslagen sich befinden.

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Für diesen Zweck ist, wie aus der Fig. 1 ersichtlich, das Helium führende Rohr 1, das im Ausführungsbeispiel glatt dargestellt, aber auch gewellt sein kann, mit einem beispielsweise aus Metall bestehenden Band 2 umwickelt, das als Befestigungsbasis für die Aufhängepunkte 3 dient. Je nach der gewählten Schlaglänge s dieser Bandwendel sind die Aufhängepunkte und damit die an diesen Aufhängepunkten zu befestigenden Fäden ebenfalls auf einer wendelförmig verlaufenden Mantellinie längs des Kabels oder Rohres angeordnet.

Über dem das Helium führende Innenrohr 1 und dem darauf wendelförmig aufgebrachten Band 2 sind, wie aus der Fig. ersichtlich, die einzelnen Schichten der Slip er isolierung so aufgebracht, daß die an den Festpunkten 3 der Bandwendel 2 angebrachten Haltefaden 5 durch diese Isolierung hindurchgeführt und an einem z.B. als schraubenförmige Trägerwendel ausgebildeten Trägerteil 6, wie dargestellt, befestigt sind. Eine solche Konstruktion erlaubt durch die materialarme Aufhängung des Innenrohres und der darüber* angeordneten Isolierung gegen Wärmestrahlung verbunden mit einem Vakuum, das im Zwischenraum zwischen den beiden Rohren aufrechterhalten wird, einen Kabel- oder Leitungsaufbau, bei dem auf eine zusätzliche Zwischenkühlung, und damit auf eine mehrfache Rohranordnung, verzichtet werden kann. Gegenüber den Konstruktionen mit massiven Abstandshaltern und dementsprechend notwendigen Spalten in der Superisolierung sind bei der dargestellten Ausführung nur

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einige wenige, etwa 0,1 cm große fast punktförniige Lücken in der Superisolierung notwendig, deren gemeinsame Fläche bezogen auf die gesamte Isolierung gegenüber den früheren Konstruktionen ein um eine Größenordnung günstigeres Verhältnis aufweist.

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So beträgt beispielsweise bei einem Innenrohr von 100 mm Durchmesser die durch den Spalt bei massiven Abstandshal-

2 tern verbleibende Rohroberfläche etwa 10 bis 15 cm , die nicht mit Superisolation bedeckt ist. Auf den laufenden Meter bei vier Aufhängeelementen bezogen sind dies dann

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40 bis 60 cm , gegenüber rund 3 1^0 cm Gesamtfläche. Demgegenüber bleiben bei punktförmiger Aufhängung entsprechend den dargestellten Ausführungsbeispielen bei z.B. 15 Auf-

2 hängefäden 5 pro laufende m etwa 1,5 cm von einer Gesamtfläche von 3 l40 cm frei von Superisolation.

Wesentlich für die gemäß der Erfindung mit abwechselnder Umlaufrichtung aufgebrachten Schichten ist ferner der Zusammenhang zwischen der Breite der einzelnen Isolierschichten, der Schlaglänge sowie der Anzahl der möglichen Aufhängepunkte. Es sind jeweils dort Aufhängepunkte für die Fäden 5 möglich, wo sich links herum und rechts herum laufende Schichten oder Lagen treffen. Wickelt man beispielsweise zwei Schichten gleicher Breite mit gleicher Schlaglänge um ein Rohr, aber in entgegengesetztem Wickelsinn, so treffen sich diese beiden Schichten auf zwei Mantellinien, die auf der Rohroberfläche einander gegenüber liegen. Ist jedoch eines der Folienbänder schmaler, so daß auf eine Windung des breiteren Bandes zwei Windungen des schmaleren Bandes kommen, so gibt es auf eine Windung des breiten Bandes verteilt genau drei Stoßstellen, wo von Superisolierung freie Stellen zum Aufhängen des Innenrohres bzw. Hindurchführen des Aufhängefadens 5 eingerichtet werden können. Diese Stoßstellen liegen auf drei Mantellinien gleichmäßig auf dem Umfang des Rohres verteilt. Wesentlich hierbei ist, daß die Bänder nicht auf Stoß gewickelt werden dürfen, sondern auf Lücke gewickelt sind. Diese beträgt vorteilhaft je nach Wahl der verwendeten Aufhängefäden zwischen 0,5 und 2 mm. Es sind aber auch größere Lücken möglich, falls

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es die besonderen Bedingungen erforderlich machen.

Kommen auf eine Windung des breiteren Bandes drei Windungen des schmaleren Bandes, so ergeben sich dabei vier Stoßstellen, die auf dem Umfang verteilt liegen. Die Mantellinien der Stoßstellen liegen dabei über kreuz verteilt auf der Oberfläche des Rohres. Das bedeutet, daß die Anzahl der Stoßstellen des breiteren mit den schmaleren Schichten von der Anzahl der Windungen des schmalen Bandes abhängt, die auf eine Windung des breiten Bandes kommen. So ergeben sich bei zwei Windungen des schmalen Bandes auf eine Windung des breiteren Bandes drei Stoßstellen, bei drei Windungen des schmalen Bandes auf eine Windung des breiten Bandes vier Stoßstellen usw.

Die Anzahl der Stoßstellen und damit der möglichen Aufhängepunkte je Längeneinheit, die z.B. 1 m betragen soll, ergibt sich nach Vorhergehendem aus der Summe der Windungen der beiden Bänder je Längeneinheit. Benötigt beispielsweise das breite Band vier Windungen auf 1 m und das schmalere Band zwölf Windungen, so ergeben sich genau sechzehn Befestigungs- bzw. Aufhängepunkte je m Rohr für die Haltefäden 5«

Werden in einem anderen Beispiel für das breitere Band fünf Windungen und für das schmalere Band sieben Windungen je Längeneinheit benötigt, so ergeben sich zwölf* Befestigungspunkte, da zwölf Stoßstellen zwischen den Bändern auftreten. In diesem Fall werden jedocli diese Punkte nicht auf einer achsparallelen Mantellinie liegen, wie im vorigen Beispiel, sondern die Maut el.linie?:; dieser Punkte werden selbst mit einer wenn auch sefcr großen Schlaglänge auf der Itoiiroberfiäche verlaiifea.

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Voraussetzung für eine achsparallel Anordnung der Stoßstellen ist, daß die Schlaglänge je Längeneinheit des einen Bandes ein ganzzahliges Teil oder Vielfaches der Schlaglänge des anderen Bandes, bezogen auf die gleiche Längeneinheit, ist.

Ausführungsbeispiele solcher Wickelschemen sind an Hand einer Abwicklung der Rohroberfläche in den Fig. und k dargestellt. In der Fig. 3 sind auf das schematisch angedeutete Rohr 1 mit der Längeneinheit beispielsweise 1 m das etwa aus einer Aluminiumfolie und einem tragenden Gewebeband bestehende Band 7 mit der Schlaglänge s und darüber mit entgegengesetzter Umlaufrichtung das Band 8 mit der Schlaglänge s„ aufgewickelt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind bei der angegebenen Längeneinheit von dem Band 7 sechs Windungen und von dem Band 8 drei Windungen auf das Rohr 1 aufgewickelt. Durch den gewählten Abstand der jeweiligen Windungen voneinander ergeben sich dann, wie aus der Fig. 3 ersichtlich, neun Stoß- oder Freistellen 9i die zur Durchführung des Aufhängefadens gemäß der Erfindung verwendet werden können. Ist die Anzahl der Windungen pro Längeneinheit so teilbar, daß sich, wie im Beispiel die Anzahl der Windungen des Bandes 7 durch die Anzahl der Windungen des Bandes 8, eine ganze Zahl ergibt, dann liegen die geschaffenen Stoß- oder Freistellen auf Mantellinien mit achsparallelem Verlauf.

Abweichend von dem Ausführungsbeispiel nach der Fig. ist in der Fig. k für die gleiche Längeneinheit eine Anordnung getroffen, bei der auf das Innenrohr I₁ das ebenfalls nur schematisch dargestellt ist, fünf Vindun-

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gen eines breiteren Bandes 10 mit der Schlaglänge s_ aufgewickelt und darüber sieben Windungen eines schmaleren Bandes 11 mit der Schlaglänge s. aufgebracht. Damit ergeben sich zwölf Stoß- oder Freistellen für die Durchführung des Haltefadens durch die Superisolierung, die jedoch abweichend von der in der Fig. 3 dargestellten Ausführung nunmehr auf Mantellinien liegen, die mit einer großen Schlaglänge wendelförmig um das Innenrohr 1 herumlaufen. Dies ist immer dann der Fall, wenn der Qotient aus der größeren Zahl der Windungen des einen Bandes und der kleineren Zahl der Windungen des zweiten Bandes keine ganze Zahl ergibt.

Die Aufhängung des Innenrohres innerhalb des umgebenden äußeren Rohres geschieht durch Fäden, die an den nach obigem Wickelschema herstellbaren Stoßstellen zwischen den Folienbänderlagen befestigt sein müssen. Dies kasoi beispielsweise dadurch geschehen, daß auf die Rohroberfläche an den durch das Wickel schema vorgegebenen Stellen Vorrichtungen angebracht werden, in die die Fäden eingehängt, eingeknüpft oder sonstwie befestigt werden.

Eine Ausführung, die insbesondere bei gewellten Rohren Anwendung finden kann, besteht darin, daß ein Band aus Metall oder Kunststoff mit der gleichen Schlaglänge auf das Rohr gewickelt wird, wie die darüber aufzubringendem Schichten der Superisolierung. An den Stoßstellen dieser Superisolierung werden z.B. Löcher oder Ösen in diesem Metall- oder Kunststoffband angebracht, an denen die Fäden befestigt werden können. Es ist lediglich darauf zu achten, daß die Fäden das Wickeln der Superisolierung nicht behindern oder nicht von der Superisolierung während des Wickelvorganges verdeckt werden. Um das zu

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verhindern, kann beispielsweise ein runder zylindrischer Körper auf dem Metall- oder Kunststoffband durch Löten, Schweißen oder Kleben befestigt sein. Dieser Körper kann beispielsweise eine Bohrung oder auch eine Öse besitzen, durch die der Aufhängefaden hindurchgeführt und befestigt werden kann. Damit der Aufhängefaden während des Wickelvorganges nicht verdeckt wird oder den Wickelvorgang selbst stört, bleibt er währenddessen durch eine Hülse verborgen. Diese Hülse aus Metall oder Kunststoff kann beispielsweise mittels Gewinde an dem kleinen zylindrischen Körper befestigt und nach Beendigung des Aufwickelvorganges der Superisolierung entfernt werden, wodurch der Aufhängefaden wieder freigegeben wird.

Die Fig. 5 stellt ein Ausführungsbeispiel dar, bei dem das mit Aufhänge- oder Haltefaden 5 und einer Superisolierung aus einem gewickelten schmalen Band 12 und einem gegenläufig gewickelten breiteren Band 13 versehene Innenrohr 1 in dem umgebenden nicht dargestellten äußeren Rohr durch eine schraubenförmige Haltevorrichtung l4 zentriert ist. Diese schraubenförmig verlaufende Haltevorrichtung aus Metall oder Kunststoff weist zweckmäßig eine große Steigung auf, die der Schlaglänge des Bandes oder Streifens entspricht, das um das Innenrohr herumgelegt und an dem die Haltefaden 5 befestigt sind. Durch geeignete Maßnahmen können die Haltefaden vorher auf bestimmte Länge gebracht und mit Befestigungselementen, beispielsweise Ösen, versehen werden, um die Fäden in die Vorrichtung Ik bzw. dort vorgesehene Löcher oder Aussparungen einzuhängen. Die Stoßstellen, an denen jeweils das schmalere Band 12 und das breitere Band 13 zusammenfallen und die zur Hindurchführung der Haltefäden 5 von der Superisolierung frei bleiben, sind wieder mit 9 bezeichnet.

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An Stelle der schraubenförmigen Haltevorrichtung Ik kann es oft auch vorteilhaft sein, käfigartige zylinderförmige Vorrichtungen zu verwenden, die aus zwei ganzen oder teilweise Kreisringen bestehen, die mittels mehrerer Querstäbe verbunden sind. Mehrere solcher käfigartiger Vorrichtungen können hintereinander angeordnet werden, so daß eine laufende Befestigung des Innenrohres an diesen Vorrichtungen möglich wird. Über das in der Fig. 5 dargestellte Gebilde aus Innenrohr, Superisolierung, Haltefäden und Haltevorrichtung kann dann in bekannter Weise ein äußeres Metallrohr gefahren werden, beispielsweise in Form eines um diese Anordnung herumgelegtes, längsnahtgeschweißtes und anschließend gewelltes Metallrohr, dessen Innendurchmesser gleich oder nur wenig größer als die Haltevorrichtung ist. Über diesem Außenrohr braucht dann lediglich ein äußerer mechanischer Schutz beispielsweise aus einem geeigneten Kunststoff aufgebracht zu werden, weitere Rohre beispielsweise zur Erzeugung einer Zwischenkühlung sind nicht mehr erforderlich.

Bei vorgegebener Anzahl von Aufhängepunkten für das Innenrohr und damit der Festlegung der Steigung als Grundlage für das Befestigen der Aufhängefäden 5 kann der Steigungswinkel, die effektive Länge und Breite der Superisolierung durch die Formel

o/ = arc tan —

*■ s

angegeben werden, wobei u der Umfang des Rohres und s die Steighöhe (Schlaglänge) bedeuten.

Die Länge 1 der Bänder beträgt pro Windung

1 =|s + u ,

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die Breite h des Bandes, Wicklung auf Stoß vorausgesetzt ist

sincA-

Diese Bänderbreite ist nun um 0,5 - 4 mm, vorzugsweise 1 bis 2 mm, kleiner zu nehmen, um die erforderlichen Freistellen für die Durchführung der Haltebänder bzw. -fäden sicherzustellen.

Wird das jeweils schmalere Band so gewickelt, daß auf eine Windung des breiten Bandes zwei Windungen des schmalen Bandes kommen, so gilt für den Steigungswinkel des schmalen Bandes

2u <*₂ = arc tan —

und entsprechend für die Länge

und für die Breite schließlich

^h2 = 2

Mit zunehmender Lagenzahl der Superisolierungswicklung nimmt auch der Durchmesser des Wickels zu. Da die Steigung konstant bleibt, muß sich also der Steigungswinkel stetig ändern. Damit nehmen wiederum Länge und Breite der für die Superisolierung verwendeten Bänder zu, was zu berücksichtigen ist, wenn die Öffnung, die sich an den Stoßstellen der gegensinnig gewickelten Bänder bildet, mit zunehmender Lagenzahl nicht größer werden soll,

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Zu diesem Zweck werden die lagenweise gewickelten Schichten oder Stapel mit größer werdenden Wi ckeldtirchme sser um soviel breiter gewählt, daß jeweils der Abstand der Kanten der gewickelten Schichten erhalten bleibt.

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Claims

Kabel- und Metallwerke Gutehoffnungshütte Aktiengesellschaft ι 1182 29.2.I972 Pat entansprüche

1.) Koaxiales Rohrsystem, beispielsweise für ein in supraleitendem Zustand betriebenes elektrisches Kabel oder ein Rohrsystem für den Transport flüssiger oder gasförmiger gekühlter Medien, aus mindestens zwei vorzugsweise gewellten Metallrohren und einer geschichteten Isolierung aus wechselnden Lagen hochreflektierender Folien mit abstandhaltenden mechanisch stabilen Zwischenlagen im Raum zwischen dem innersten, das kühlende oder gekühlte Medium führende Rohr und dem nächstfolgenden Rohr, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Schichten - reklektierende Folie und Zwischenlage - für sich einzeln oder jeweils mehrere solcher Schichten gemeinsam zu einem Stapel zusammengefaßt aus fortlaufend jedoch von Schicht zu Schicht oder von Stapel zu Stapel mit wechselnder Umlaufrichtung um das Innenrohr wendelförmig mit Abstand zwischen den Kanten herumgelegte Bandmaterialien bestehen, die an den Stoßstellen der mit wechselnder UmIaufrichtung aufgebrachten Schichten oder Stapel von reflektierenden Folien und Zwischenlagen freie Stellen bilden, die ihrerseits zur Durchführung jeweils eines Haltefadens für das innerste Rohr dienen.

2. Rohrsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den Kanten der einzelnen Windungen dem Durchmesser des Haltefadens entspricht.

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3. Rohrsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den Kanten der gewickelten Schichten 0,5 bis k mm, vorzugsweise 1 bis 2 mm beträgt.

h. Rohrsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Quotient aus der größeren Anzahl Windungen pro Längeneinheit der in der einen Richtung gewickelten Schicht oder des Stapels und der kleineren Anzahl der Windungen der gleichen Längeneinheit der in der anderen Richtung gewickelten Schicht oder des Stapels gleich einer ganzen Zahl ist.

5. Rohrsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Quotient aus der größeren Anzahl Windungen pro Längeneinheit der in der einen Richtung gewickelten Schicht oder des Stapels und der kleineren Anzahl Windungen der gleichen Längeneinheit der in der anderen Richtung gewickelten Schicht oder des Stapels ungleich einer ganzen Zahl ist.

6. Rohrsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die lagenweise gewickelten Schichten oder Stapel unterschiedliche Breite aufweisen.

7- Rohrsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltefäden an der Oberfläche des inneren Rohres befestigt sind.

8. Rohrsystem nach Anspruch 7 t dadurch gekennzeichnet, daß zur Befestigung der Haltefaden ein auf dem innersten Rohr gewickeltes Band aus Kunststoff oder Metall mit Löchern, Ösen oder dergl. dient.

9. Rohrsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

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daß zur Abdeckung und Sicherung der Haltefaden während des WickelVorganges durch die Isolierung hindurchgreifende Hülsen verwendet sind.

10. Rohrsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das innerste Rohr durch Haltefaden gehalten wird, die in entsprechende Befestigungselemente in einem über dem innersten Rohr angeordneten Käfig oder dergl. einhängbar sind.

11. Rohrsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das innerste Rohr durch Fäden gehalten wird, die in entsprechende Befestigungselemente in einer über dem innersten Rohr angeordneten schraubenförmige Wendel einhängbar sind.

12. Rohrsystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigung der Wendel gleich der Schlaglänge des Bandes ist, an dem die Aufhängefäden befestigt sind.

13. Rohrsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die lagenweise gewickelten Schichten oder Stapel mit größer werdenden Wickeldurchmesser um soviel breiter werden, daß jeweils der Abstand der Kanten der gewickelten Schichten oder Stapel erhalten bleibt.

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