DE2431212C3

DE2431212C3 -

Info

Publication number: DE2431212C3
Application number: DE19742431212
Authority: DE
Inventors: Otmar 8520 Erlangen Kontsch
Original assignee: Strahlungsschild eines Tieftemperaturkabels Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München
Filing date: 1974-06-28
Publication date: 1977-12-01

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Strahlungsschild, der zwischen einem vakuumfesten Außenrohr und einem Innenrohr eines Tieftemperaturkabels, insbesondere Supraleitungskabels, angeordnet ist und in Achsrichtung des Kabels geschlitzt und mit mindestens einem Kühlmittelrohr versehen ist.The invention relates to a radiation shield between a vacuum-tight outer tube and an inner tube of a cryogenic cable, in particular a superconducting cable, is arranged and in Axial direction of the cable is slotted and provided with at least one coolant tube.

Die Leiteradern eines Tieftemperaturkabels, insbesondere heliumgekühlte Supraleiter, müssen bekanntlich von der Außentemperatur thermisch gui isoliert sein. Wegen des verhältnismäßig ungünstigen Wirkungsgrades der Kühlmaschinen für Helium ist man zu aufwendigen Isolationsmaßnahmen gezwungen. Konvektive Gasströmungen werden dadurch vermieden, daß der Raum zwischen dem Außenrohr und dem inneren, heliumdurchflossenen Leiterrohr auf Hochvakuum gehalten wird. Die vom Außenrohr in das heliumdurchflossene Innenrohr eindringende Strahlungswärme, die dem Unterschied der vierten Potenzen ihrer Temperaturen proportional ist, läßt sich mit einem Strahlungsschild vermindern. Durch diesen Strahlungsschild, der im allgemeinen mit flüssigem Stickstoff auf einer Temperatur von ca. 77 K gehalten wird, erhält man einen besseren Wirkungsgrad der erforderlichen ίο Kühlmaschinen. Der Stickstoff fließt hierzu durch ein oder mehrere Kühlmittelrohre, die etwa in Achsrichtung des Kabels verlaufen und wärmeleitend mit dem Strahlungsschild verbunden sind.It is known that the conductor cores of a low-temperature cable, in particular helium-cooled superconductors, must be thermally insulated from the outside temperature. Because of the relatively poor efficiency the cooling machines for helium are forced to take extensive insulation measures. Convective Gas flows are avoided in that the space between the outer tube and the inner, helium-filled conductor tube is kept at high vacuum. The from the outer tube into the Radiant heat penetrating the inner tube through which helium flows, which is the difference of the fourth powers is proportional to their temperatures, can be reduced with a radiation shield. Through this radiation shield which is generally kept at a temperature of approx. 77 K with liquid nitrogen one better efficiency of the required ίο cooling machines. The nitrogen flows through for this purpose or several coolant pipes, which run approximately in the axial direction of the cable and conduct heat with the Radiation shield are connected.

Eine Ausführungsform eines Tieftemperaturkabels mit Strahlungsschild ist aus »Elektrotechnik und Maschinenbau«, März 1972, Heft 3, Seiten 93 bis 110 bekannt. Der Strahlungsschild dieses Kabels besteht aus zwei konzentrischen Rohren, und durch den Raum zwischen den beiden Rohren wird in Längsrichtung des Kabeis flüssiger Stickstoff als Kühlmittel geleitet. Das Kühlmittel kann zwar wegen des großen Raumes mit einer entsprechend geringen Strömungsgeschwindigkeit durch den Strahlungsschild fließen; es ist jedoch nur eir.e einzige Strömungsrichtung möglich, so daß zum Schließen des Kühlmittelkreislaufs eine gesonderte Rückleitung benötigt wird. Da die Rohrwände dieses Strahlungsschildes vakuumdicht ausgebildet sein müssen, treten Schwierigkeiten beim Evakuieren des Kabels auf. Ein Hochvakuum zwischen dem Strahlungsschild und dem Außenrohr kann im allgemeinen nur von den Kabelenden her erzeugt werden, da die Kryopumpwirkung, die von dem heliumdurchflossenen Innenrohr erzeugt wird, durch diesen Strahlungsschild unterbunden wird. Die Länge des einzelnen Kabelstücks ist somit begrenzt. Darüber hinaus ist ein hoher Pumpaufwand erforderlich.One embodiment of a cryogenic cable with radiation shield is from "Electrical engineering and mechanical engineering", March 1972, issue 3, pages 93 to 110 known. The radiation shield of this cable consists of two concentric tubes, and through space Liquid nitrogen is passed between the two pipes as a coolant in the longitudinal direction of the cable. The Because of the large space, coolant can flow with a correspondingly low flow rate flow through the radiation shield; However, only one direction of flow is possible, so that the Closing the coolant circuit a separate return line is required. Since the pipe walls this Radiation shield must be made vacuum-tight, difficulties arise when evacuating the Cable up. A high vacuum between the radiation shield and the outer tube can generally only be achieved by the cable ends are generated, since the cryopump effect caused by the inner tube through which helium flows is generated, is suppressed by this radiation shield. The length of the individual cable section is thus limited. In addition, a high pumping effort is required.

Ferner müssen die beiden konzentrischen Rohre des Strahlungsschildes so ausgelegt sein, daß sie sich aufgrund der Druckunterschiede zwischen dem äußeren Hochvakuum und ihrem durch das Kühlmittel hervorgerufenen Innendruck nicht verformen. Dies erfordert mechanisch stabile Verstrebungen zwischen diesen Rohren und entsprechend große Rohrwandstärken, die das Eigengewicht des Strahlungsschildes erhöhen. Zur Befestigung des Strahlungsschildes im Außenrohr sind in der bekannten Anordnung Stützelemente vorgesehen, deren Querschnitt für das große Eigengewicht des Strahlungsschildes bemessen sein muß. Ein großer Querschnitt der Stützelemente bewirkt aber wiederum eine Verminderung der thermischen Isolation der einzelnen Kabelteile und somit eine entsprechend größere Kühlmittelmenge.Furthermore, the two concentric tubes of the radiation shield must be designed so that they due to the pressure differences between the external high vacuum and its caused by the coolant Do not deform internal pressure. This requires mechanically stable struts between them Pipes and correspondingly large pipe wall thicknesses that increase the weight of the radiation shield. To the Fastening of the radiation shield in the outer tube, support elements are provided in the known arrangement, whose cross-section must be dimensioned for the large dead weight of the radiation shield. A large However, the cross section of the support elements in turn reduces the thermal insulation of the individual cable parts and thus a correspondingly larger amount of coolant.

Die bei diesem bekannten Tieftemperaturkabel auftretenden Schwierigkeiten werden mit einem Strahlungsschild vermieden, der aus der deutschen Offenlegungsschrift 22 41 370 bekannt ist. Dieser Strahlungsschild ist konzentrisch um ein Innnenrohr angeordnet, in dem mehrere heliumgekühlte Supraleitungsadern untergebracht sein können. Er ist in Achsrichtung des Kabels in zwei Zylinderrohrhälften unterteilt, die mittels besonderer thermischer Isolationsstücke zusammengehalten werden. Die Isolationsstücke mit an die Zylinderrohrhälften angepaßter Form sind auf der Länge des Strahlungsschildes gleichmäßig verteilt.The difficulties encountered with this known cryogenic cable are associated with a radiation shield avoided, which is known from German Offenlegungsschrift 22 41 370. This radiation shield is arranged concentrically around an inner tube in which several helium-cooled superconducting wires are housed could be. In the axial direction of the cable, it is divided into two cylinder tube halves, which by means of special thermal insulation pieces are held together. The insulation pieces with the Cylinder tube halves of adapted shape are evenly distributed along the length of the radiation shield.

Zwischen ihnen sind Abstände ausgebildet, die eine Verbindung des Vakuumraumes zwischen dem Innenrohr und dem Strahlungsschild mit dem zwischen dem Strahlungsschild und dem Außenrohr darstellen. DieDistances are formed between them, which connect the vacuum space between the inner tube and the radiation shield with the one between the radiation shield and the outer tube. the

Unterteilung des Strahlungsschildes erlaubt ferner eine thermische Entkopplung des den Strahlungsschild kühlenden Stickstoffs in Hin- und Rückriüitung. Hierzu ist die Außenwandung der Strahlungsschildhäiften jeweils mit zwei in Achsrichtung des Kabels verlaufenden Kühlmittelrohren versehen, durch die das Kühlmittel jeweils in einer Richtung strömt.Subdivision of the radiation shield also allows one thermal decoupling of the nitrogen cooling the radiation shield in back and forth. For this is the outer wall of the radiation shields with two each running in the axial direction of the cable Provided coolant pipes through which the coolant flows in one direction.

Beim Abkühlen dieser beiden Halbschalen des Strahlungssi^hildes treten zwischen ihnen Temperaturdifferenzen auf. Um zu vermeiden, daß sich dann die to beiden Hälften relativ zueinander stark bewegen, muß der Strahlungsschild aus einem Material bestehen, das praktisch keine Schrumpfung aufweist. Die Dehnungskoeffizienten der hierfür bekannten Materialien sind jedoch immer noch so groß, daß bei längeren Kibelstrecken größere Relativbewegungen der Strahlungsschildhälften auftreten. So bewegt sich beispielsweise bei Verwendung von besonderen Eisen-Nickel-Legierungen mit einer Nickelkonzentration von 30 bis 50% in einem Kabel mit einer angenommenen Streckenlänge von 100 m die eine Hälfte des Strahlungsschildes zur zweiten immer noch um etwa 5 cm. Dies bedingt jedoch sehr aufwendige Ausgleichkonstruktionen. When these two half-shells of the radiation shield cool down, temperature differences occur between them on. In order to avoid that the two halves then move strongly relative to one another, must the radiation shield consist of a material that shows practically no shrinkage. The expansion coefficients of the materials known for this purpose are however, it is still so large that the radiation shield halves have greater relative movements over longer distances appear. So moves, for example, when using special iron-nickel alloys with a nickel concentration of 30 to 50% in a cable with an assumed Distance of 100 m, one half of the radiation shield to the second still by about 5 cm. However, this requires very complex compensation structures.

Darüber hinaus haben im allgemeinen Materialien mit günstigen Schrumpfungswerten wie etwa diese besonderen Eisen-Nickel-Legierungen unbefriedigende Werte in bezug auf Wärmeleitfähigkeit und Reflexions- und Emissionsvermögen im Ultrarotbereich.In addition, materials with favorable shrinkage values such as these generally have particular features Iron-nickel alloys have unsatisfactory values in terms of thermal conductivity and reflection and Emissivity in the ultra-red range.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, den Strahlungsschild dieses Tieftemperaturkabels zu vereinfachen und zu verbessern. Insbesondere soll eine thermische Schrumpfung des Strahlungsschildes ermöglicht werden, ohne daß besondere Dehnungselemente erforderlich sind.The object of the invention is therefore to simplify the radiation shield of this low-temperature cable and to improve. In particular, thermal shrinkage of the radiation shield should be made possible, without the need for special expansion elements.

Diese Aufgabe wird für einen Strahlungsschild der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß sein Ausdehnungskoeffizient von dem des Kühlmittelrohres verschieden ist, und daß er mehrere, in Achsrichtung des Kabels hintereinander angeordnete rohrförmige Körper enthält, die auf einer Seite geschlitzt sind, und daß jeweils nur ein Teilstück jedes Hohlkörpers mit dem Kühlmittelrohr fest verbunden ist.This object is achieved for a radiation shield of the type mentioned in that Coefficient of expansion is different from that of the coolant pipe, and that it has several, in the axial direction of the Cable contains tubular body arranged one behind the other, which are slotted on one side, and that only a portion of each hollow body is firmly connected to the coolant tube.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß der Strahlungsschild aus einem Material bestehen kann, welches ein hohes Reflexionsund Emissionsvermögen im Ultrarotbereich und gute Wärmeleiteigenschaften aufweist. Solche Materialien sind beispielsweise Kupfer oder Aluminium. Das Kühlmittelrohr kann hingegen aus einem Material bestehen, welches einen sehr geringen Dehnungskoeffizienten besitzt. Es werden somit nur wenige Dehnungsausgleichselemente für das Kühlmittelrohr erforderlich. Sie können beispielsweise an den Stellen liegen, an denen auch Dehnungselemente des Innenrohres angebracht sind, wenn dieses Innenrohr aus demselben Material wie das Kühlmittelrohr bestehtThe advantages achieved by the invention are in particular that the radiation shield consists of a Material can consist, which has a high reflectivity and emissivity in the ultra-red range and good Has thermal conductivity properties. Such materials are, for example, copper or aluminum. The The coolant pipe, on the other hand, can consist of a material that has a very low coefficient of expansion owns. Only a few expansion compensation elements are therefore required for the coolant pipe. They can, for example, be at the points where expansion elements of the inner tube are also attached if this inner tube is made of the same material as the coolant tube

Nach einer weiteren Ausbildung des Strahlungsschildes gemäß der Erfindung können seine Hohlkörper im Querschnitt so ausgebildet sein, daß sich ihre beiden einander zugewandten und den Schlitz begrenzenden Enden überlappen. Diese Hohlkörper können leicht aus einem Blech zu einer Spirale gerollt werden, wobei die Blechenden an dem Schlitz der Spirale über Distanzbolzen verschraubt werden können.According to a further embodiment of the radiation shield according to the invention, its hollow body can in Cross-section be designed so that their two facing each other and delimit the slot Overlap ends. These hollow bodies can easily be rolled out of sheet metal to form a spiral, with the Sheet metal ends at the slot of the spiral via spacer bolts can be screwed.

Durch diesen Schlitz sind die Vakuumräume zu beiden Seiten des Strahlungsschildes miteinander verbunden, so daß sich die Kryopumpwirkung des Innenrohres voll entfalten kann. Durch die sich überlappenden Enden der Hohlkörper werden die Schlitze strahlungsmäßig so abgedeckt, daß durch sie keine Wärmestrahlung direkt von dem Außenrohr auf das Innenrohr treffen kann.The vacuum spaces on both sides of the radiation shield are linked through this slot connected so that the cryopumping effect of the inner tube can fully develop. Through the overlapping ends of the hollow body, the slots are radiation-covered so that through them no thermal radiation can hit the inner tube directly from the outer tube.

Darüber hinaus kann das Kühlmittelrohr vorteilhaft mit den Hohlkörpern mittels flexibter Verbindungselemente, insbesondere Kupferlitzen, gut wärmeleitend verbunden sein. Damit geschieht ein Wärmeübergang zwischen dem Kühlmittelrohr und den Hohlkörpern nicht nur an den Stellen, wo es mit diesen fest verbunden ist, sondern auch über diese Verbindungselemente. Somit läßt sich eine entsprechend höhere Wärmemenge pro Zeiteinheit von dem Kühlmittel in dem Kühlmittelrohr abführen.In addition, the coolant pipe can advantageously be connected to the hollow bodies by means of flexible connecting elements, especially copper strands, be connected with good thermal conductivity. This causes a heat transfer to take place between the coolant pipe and the hollow bodies not only at the points where it is firmly connected to them is, but also through these fasteners. Thus, a correspondingly higher amount of heat can be used remove per unit of time from the coolant in the coolant pipe.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung und deren in den Unteransprüchen gekennzeichneten Weiterbildungen wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in der schematisch in F i g. 1 ein Querschnitt und in Fi g. 2 ein Längsschnitt durch ein Tieftemperaturkabel mit einem Strahlungsschild gemäß der Erfindung veranschaulicht sind.To further explain the invention and its further developments characterized in the subclaims reference is made to the drawing in which, schematically in FIG. 1 is a cross section and in Fi g. 2 a Illustrated longitudinal section through a cryogenic cable with a radiation shield according to the invention are.

Das in Fig. 1 schematisch in einem radialen Querschnitt dargestellte Tieftemperaturkabel enthält ein Innenrohr 2, das von einem Kühlmedium, vorzugsweise Helium, durchflossen ist und das eine oder mehrere, in der Figur nicht ausgeführte Leiteradern enthält. Es ist konzentrisch zur Achse 3 des Kabels angeordnet und wird beispielsweise von Abspanndrähten 4 bis 6 innerhalb eines vakuumfesten Außenrohres 7 gehalten. Die Drähte sind am Innenrohr 2 mit besonderen Befestigungselementen 9 bis 11 verbunden. Die Abspanndrähte 4 bis 6 dienen neben der Aufhängung des Innenrohres auch zu dessen Zentrierung im Außenrohr 7. Dazu sind sie an ihrem äußeren Ende jeweils mit ein- oder mehrachsigen Aufhängeelementen 13 bis 15 verbunden, die in U-förmig geschlitzten Schienen 17 bis 19 in Achsrichtung des Kabels beweglich angeordnet sind. Diese Schienen sind an der Innenwandung des Außenrohres 7 befestigt.The cryogenic cable shown schematically in a radial cross section in FIG. 1 contains an inner tube 2 through which a cooling medium, preferably helium, flows and one or contains several conductor cores not shown in the figure. It is concentric with axis 3 of the cable arranged and is for example of guy wires 4 to 6 inside a vacuum-tight outer tube 7 held. The wires are connected to the inner tube 2 with special fastening elements 9 to 11. The guy wires 4 to 6 serve not only to suspend the inner tube but also to center it in the outer tube 7. For this purpose, they are each equipped with single or multi-axis suspension elements at their outer end 13 to 15 connected, the U-shaped slotted rails 17 to 19 in the axial direction of the Cable are movably arranged. These rails are attached to the inner wall of the outer tube 7.

Zwischen dem Außenrohr 7 und dem Innenrohr 2 ist konzentrisch zu diesen Rohren ein Strahlungsschild angeordnet, der zweckmäßig ebenfalls an den das Innenrohr haltenden Drähten 4 bis 6 befestigt sein kann, beispielsweise mittels besonderer Elemente 20 bis 22. Diese Elemente können gegebenenfalls in Längsrichtung des Kabels bezüglich des Strahlt ngsschildes etwas verschiebbar ausgebildet sein, um Dehnungsunterschiede zwischen dem Strahlungsschild i'nd dem Innenrohr 2 auszugleichen.Between the outer pipe 7 and the inner pipe 2 there is a radiation shield concentric to these pipes arranged, which can expediently also be attached to the wires 4 to 6 holding the inner tube, for example by means of special elements 20 to 22. These elements can optionally in the longitudinal direction of the cable with respect to the radiation shield be designed to be somewhat displaceable in order to avoid differences in expansion between the radiation shield i'nd the inner tube 2 balance.

Der Strahlungsschild besteht aus einzelnen, in Längsrichtung des Kabels untereinander angeordneten rohrförmigen Hohlkörpern 24 vorbestimmter Länge. Die Hintereinanderreihung dieser Hohlkörper 24 ist in F i g. 2 näher ausgeführt.The radiation shield consists of individual ones arranged one below the other in the longitudinal direction of the cable tubular hollow bodies 24 of predetermined length. The series of these hollow bodies 24 is shown in F i g. 2 detailed.

Jeder der Hohlkörper 24 besteht beispielsweise aus einem rechteckigen Blech, das zu einem rohrförmigen Gebilde derart zusammengerollt ist, daß sich ein spiralartiger Querschnitt ergibt. Die längsseitigen Enden 25 und 26 des so geformten Hohlkörpers 24 sind voneinander beabstandet, so daß zwischen ihnen ein Schlitz 28 entsteht, der durch die sich überlappenden Enden 25 und 26 strahlungsmäßig so abgedeckt ist, daß vom Außenrohr 7 keine Wärmestrahlung direkt auf das Innenrohr 2 treffen kann. Durch diese Schlitze 28 ist jedoch der Raum 29 zwischen dem Außenrohr 7 und den Hohlkörpern 24 mit dem Raum 30 zwischen den Hohlkörpern und dem Innenrohr 2 vakuummäßigEach of the hollow bodies 24 consists, for example, of a rectangular sheet metal, which becomes a tubular Structure is rolled up in such a way that there is a spiral-like cross-section. The long sides Ends 25 and 26 of the hollow body 24 thus formed are spaced apart so that between them a Slit 28 is created, which is covered by the overlapping ends 25 and 26 in terms of radiation that from the outer tube 7 no thermal radiation can strike the inner tube 2 directly. Through these slots 28 is however, the space 29 between the outer tube 7 and the hollow bodies 24 with the space 30 between the Hollow bodies and the inner tube 2 in terms of vacuum

verbunden. Das gesamte Kabel braucht somit nur auf Vorvakuum ausgepumpt zu werden; denn das erforderliche Hochvakuum erhält man dann durch die Kryopumpwirkung des im allgemeinen auf der Temperatur des flüssigen Heliums liegenden Innenrohres 2.connected. The entire cable therefore only needs to be pumped out to a forevacuum; because the required A high vacuum is then obtained through the cryopump effect of the temperature, in general of the liquid helium lying inner tube 2.

Die Enden 25 und 26 an dem Schlitz 28 sind über in Längsrichtung in regelmäßigen Abständen angebrachte Distanzstücke 32 miteinander verbunden, beispielsweise verschraubt. Zweckmäßig auf der zu den Distanzstükken 32 diametral gegenüberliegenden Seite des Hohlkörpers 24 liegt an dessen Außenseite ein Kühlmittelrohr 33 an. Es wird mittels zweier gut wärmeleitender Verbindungselemente 34 und 35 auf der Außenseite des Hohlkörpers 24 gehalten. Diese Elemente, die beispielsweise Bänder oder Geflechte aus Kupfer sein können, sind zweckmäßig sowohl mit dem Hohlkörper 24 als auch mit dem Kühlmittelrohr 33 verlötet. Um einen guten Wärmeübergang an den entsprechenden Lötstellen, die in der Figur mit 36 bis 38 bezeichnet sind, zu gewährleisten, können beispielswei- to se die Verbindungselemente an diesen Stellen verbreitert, d. h. die Bänder oder Geflechte beispielsweise entflochten sein.The ends 25 and 26 at the slot 28 are connected to one another, for example screwed, via spacers 32 attached at regular intervals in the longitudinal direction. Appropriately on the side of the hollow body 24 diametrically opposite to the spacer pieces 32, a coolant pipe 33 rests on the outside thereof. It is held on the outside of the hollow body 24 by means of two connection elements 34 and 35 which conduct heat well. These elements, which can be bands or braids made of copper, for example, are expediently soldered both to the hollow body 24 and to the coolant pipe 33. To ensure good heat transfer to the appropriate solder joints, indicated in the figure by 36 to 38 to ensure can beispielswei- to se the connection elements at these points widened the bands or braids ie for example, be unbundled.

Innerhalb des Strahlungsschildes ist an dessen schwerpunktsmäßig tiefster Stelle ein weiteres Kühlmittelrohr 40 angeordnet, beispielsweise in die Hohlkörper 24 gelegt. Es ist mit einer Isolation 41 ummantelt und dient als Rückleitung für das in dem Kühlmittelrohr 33 fließende kryogene Medium.A further coolant pipe is located inside the radiation shield at its lowest point in terms of its center of gravity 40 arranged, for example placed in the hollow body 24. It is sheathed with an insulation 41 and serves as a return line for the cryogenic medium flowing in the coolant pipe 33.

Zur Verminderung der Wärmeübertragung durch Strahlung ist im Raum 29 zwischen den Hohlkörpern 24 und dem Außenrohr 7 sogenannte Superisolation 43 in mehreren Lagen um den Strahlungsschild angeordnet. Sie ist vakuumdurchlässig ausgebildet und füllt beispielsweise nur einen Teil des Zwischenraumes aus.To reduce the heat transfer by radiation, there is space 29 between the hollow bodies 24 and the outer tube 7 so-called super insulation 43 arranged in several layers around the radiation shield. It is designed to be vacuum-permeable and, for example, only fills part of the space.

Der Strahlungsschild gemäß der Erfindung besteht vorzugsweise aus einem Material, das gute Reflexions-, Emissions- und Wärmeleiteigenschaften aufweist. Solche Materialien sind beispielsweise Kupfer oder Aluminium. Das Kühlmittelrohr 33 ist hingegen aus einem Material gefertigt, das vorzugsweise geringe Schrumpfungswerte aufweist. Es besteht zweckmäßig aus demselben Material wie das Innenrohr 2. Für eine Kabelstrecke können somit längere Stücke von Rohren für das Innenrohr 2 und das Kühlmittel 33 verwendet werden, ohne daß sie mit besonderen Dehnungsgliedern versehen sein müssen. Als geeignete Materialien für diese beiden Rohre kommen beispielsweise Legierungen aus Eisen und Nickel mit einer Nickelkonzentration zwischen 30 und 50% in Frage, die Dehnungskoeffizienten in der Größenordnung von 10~⁴ cm/Grad besitzen. Die Dehnungskoeffizienten der Materialien für den Strahlungsschild sind jedoch um einige Zehnerpotenzen größer. Es treten somit beim Abkühlen des Kabels Relativbewegungen zwischen den Hohlkörpern 24 des 5j Strahlungsschildes und dem Kühlmittelrohr 33 auf. Wie aus F i g. 2 ersichtlich ist, können mit der Gestaltung des Strahlungsschildes gemäß der Erfindung die entsprechenden Dehnungsunterschiede ausgeglichen werden.The radiation shield according to the invention is preferably made of a material that has good reflection, emission and thermal conductivity properties. Such materials are, for example, copper or aluminum. The coolant pipe 33, on the other hand, is made of a material that preferably has low shrinkage values. It is expediently made of the same material as the inner tube 2. Longer pieces of tubes can thus be used for the inner tube 2 and the coolant 33 for a cable section without having to be provided with special expansion members. Suitable materials for these two tubes, for example, alloys of iron and nickel with a nickel concentration of between 30 and 50% in question, which have coefficients of expansion in the order of 10 ~ ⁴ cm / degree. However, the expansion coefficients of the materials for the radiation shield are a few powers of ten larger. Relative movements therefore occur between the hollow bodies 24 of the radiation shield and the coolant pipe 33 when the cable cools. As shown in FIG. 2 can be seen, the design of the radiation shield according to the invention, the corresponding expansion differences can be compensated.

Das im Längsschnitt der F i g. 2 dargestellte Tieftem- *· peraturkabel enthält ein Innenrohr 2, das konzentrisch von einem Außenrohr 7 umschlossen ist. Das Innenrohr wird mittels Abspanndrähten in einer zentrischen Lage gehalten. Von den Abspanndrähten sind zwei Abspanndrähte 4 angedeutet. Von den Abspanndrähten *s wird ein Strahlungsschild mitgetragen, von dem drei in Längsrichtung des Kabels hintereinandergereihte Hohlkörper 24 teilweise dargestellt sind. Der mittlere dieser Hohlkörper 24 ist teilweise aufgebrochen gezeigt. Auf seiner Außenseite ist er mit einem parallel zur Kabelachse 3 angeordneten Kühlmittelrohr 33 an einer Verbindungsstelle 45 fest verbunden, beispielsweise angelötet. Das Kühlmittelrohr 33 ist sonst mit dem Außenmantel der Hohlkörper 24 über elastische Verbindungselemente, deren oberer Teil mit 34 und unterer Teil mit 35 bezeichnet ist, verbunden. Der Wärmeübergang zwischen dem Kühlmittelrohr 33 und dem Hohlkörper 24 geschieht nun in der Mitte des jeweiligen Hohlkörpers durch die genannte feste Verbindungsstelle 45 und nach den beiden Stirnseiten des Hohlkörpers hin durch die elastischen Verbindungselemente 34, 35, die beispielsweise Bändergeflechte oder ähnliche aus einem Material mit sehr guter Wärmeleitfähigkeit sind. Ihre Länge ist so ausgelegt, daß die Differenz der Schrumpfungen durch sie aufgenommen wird und trotzdem die erforderliche Kühlleitung übertragen werden kann.In the longitudinal section of FIG. 2 depicted lows- * temperature cable contains an inner tube 2 which is concentrically enclosed by an outer tube 7. The inner tube is held in a central position by means of guy wires. Of the guy wires are two guy wires 4 indicated. A radiation shield is carried by the guy wires *, of which three in Hollow bodies 24 lined up one behind the other are partially shown in the longitudinal direction of the cable. The middle one this hollow body 24 is shown partially broken away. On its outside it is parallel to the Cable axis 3 arranged coolant pipe 33 firmly connected at a connection point 45, for example soldered on. The coolant tube 33 is otherwise elastic with the outer jacket of the hollow body 24 Connecting elements, the upper part of which is denoted by 34 and the lower part by 35, connected. the Heat transfer between the coolant tube 33 and the hollow body 24 now takes place in the middle of the respective hollow body through said fixed connection point 45 and to the two end faces of the hollow body through the elastic connecting elements 34, 35, for example braided bands or the like are made of a material with very good thermal conductivity. Their length is designed so that the difference in shrinkage is absorbed by them and still the required Cooling line can be transferred.

Neben der Wärmeabfuhr dient das Kühlmittelrohr 33 auch zur Stabilisierung der Hohlkörper 24 über die gesamte Länge des Kabels. Die Hohlkörper 24, die in vorgegebenen Einheitslängen gefertigt sind, können zusätzlich mit Versteifungselementen 46 in Umfangsrichtung versehen sein, welche ihre Rundheit garantieren und so ein Durchbiegen auf Grund ihres Eigengewichts und der in ihnen liegenden Kühlmittelleitung 40, 41 zumindest teilweise verhindern. Hierzu können beispielsweise Sicken dienen, die in vorgegebenen Abständen in Umfangsrichtung in die Hohlkörper 24 eingerollt sind.In addition to dissipating heat, the coolant tube 33 also serves to stabilize the hollow body 24 via the entire length of the cable. The hollow bodies 24, which are manufactured in predetermined unit lengths, can be additionally provided with stiffening elements 46 in the circumferential direction, which guarantee their roundness and so a sagging due to their own weight and the coolant line lying in them 40, 41 at least partially prevent. For this purpose, beads can be used, for example, which are specified in Distances in the circumferential direction are rolled into the hollow body 24.

Die Befestigung des Kühlmittelrohres 33 jeweils in der Mitte der Hohlkörper 24 dient zusätzlich dem Zweck, daß die Lage jedes der Hohlkörper 24, die sich wegen der Schrumpfung an ihren benachbarten Stirnseiten jeweils um etwa ihre zweifache Schrumpfungslänge überlappen, fest vorgegeben ist. Somit können zwischen den einzelnen Hohlkörpern keine Spalte auftreten, die die optische Dichtheit des Strahlungsschildes unterbrechen. Darüber hinaus werden die einzelnen Hohlkörper zweckmäßig jeweils in ihrem Überlappungsbereich mit den übrigen Teilen des Kabels über die Abspanndrähte verbunden.The attachment of the coolant tube 33 in the middle of the hollow body 24 is also used Purpose that the position of each of the hollow bodies 24, which because of the shrinkage on their neighboring The end faces each overlap by about twice their shrinkage length, is fixedly predetermined. Therewith no gaps can occur between the individual hollow bodies, which would impair the optical tightness of the Interrupt the radiation shield. In addition, the individual hollow bodies are expediently each in their overlap area is connected to the remaining parts of the cable via the guy wires.

Anstelle der in den Figuren angedeuteten Aufhängevorrichtungen des Strahlungsschildes sind auch andere Ausführungsformen geeignet. Wesentlich ist nur, daß eine Wärmeübertragung über diese Aufhänge- oder Stützvorrichtungen möglichst gering gehalten wird, so daß ein Wärmeaustausch zwischen den Flächen mit unterschiedlichem Temperaturniveau hauptsächlich auf Wärmestrahlung beschränkt bleibt.Instead of the suspension devices for the radiation shield indicated in the figures, there are also other devices Embodiments suitable. It is only essential that a heat transfer via this suspension or Support devices is kept as small as possible, so that a heat exchange between the surfaces with different temperature level is mainly limited to thermal radiation.

Im Ausführungsbeispiel ist nur ein einzelnes Innenrohr dargestellt. Es kann aber auch ein System von Innenrohren vorgesehen sein, insbesondere wenn das Tieftemperaturkabel für Drehstrom vorgesehen ist.In the exemplary embodiment, only a single inner tube is shown. But it can also be a system of Inner tubes can be provided, especially if the low-temperature cable is intended for three-phase current.

Ferner können zwischen dem Außenrohr und dem Innenrohr bzw. dem lnnenrohrsystem mehrere Strahlungsschilde konzentrisch zu diesen Rohren angeordnel sein. So kann beispielsweise ein mit flüssigem Stickstofl gekühlter Strahlungsschild von einem mit flüssigen· Wasserstoff oder gasförmigem Helium durchströmter Schild konzentrisch umschlossen sein. Die zwischer dem Außenrohr, den Strahlungsschilden und deiT Innenrohr bzw. dem lnnenrohrsystem entstehender Strahlungswärmemengen können dann wegen de: kaskadenartigen Temperaturgefälles mit verhältnis mäßig günstigem Wirkungsgrad der Kühlmaschiner abgeführt werden.Furthermore, several radiation shields can be placed between the outer tube and the inner tube or the inner tube system be arranged concentrically to these pipes. For example, a liquid nitrogen radiation shield cooled by one through which liquid hydrogen or gaseous helium flows Shield to be enclosed concentrically. The between the outer tube, the radiation shields and the deiT Radiant heat generated by the inner pipe or the inner pipe system can then be due to the: Cascade-like temperature gradient with relatively moderately favorable efficiency of the cooling machine be discharged.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Radiation shield between a; Vacuum-tight outer tube and an inner tube of a low-temperature cable, in particular superconducting cable, is arranged and is slit in the axial direction of the cable and is provided with at least one coolant tube, characterized in that the expansion coefficient of the radiation shield is different from that of the coolant tube (33), and that the radiation shield is several , in axial direction de? Cable contains tubular hollow bodies (24) arranged one behind the other, which are slotted on one side, and that in each case only a portion of each hollow body (24 ) is firmly connected to the coolant pipe (33).

2. Radiation shield according to claim 1, characterized in that the connection points (45) between the coolant tube (33) and the hollow bodies (24) of the radiation shield are each approximately in the middle part thereof, as seen in the axial direction.

3. Radiation shield according to claim 1 or 2, characterized in that the hollow body (24) in their cross-section are designed so that their two facing each other and a slot (28) the limiting ends (25,26) overlap.

4. Radiation shield according to claim 3, characterized in that the two ends (25, 26) are spaced from each other.

5. Radiation shield according to claim 4, characterized in that between the ends (25, 26) Spacers (32) are attached.

6. Radiation shield according to one of claims 1 to 5, characterized in that its hollow body (24) are provided with stiffening elements (46) in the circumferential direction (FIG. 2).

7. radiation shield according to claim 6, characterized in that its hollow body (24) with Beads are provided.

8. Radiation shield according to one of claims 1 to 7, characterized in that the not fixed with the coolant pipe (33) connected sections of the hollow body (24) at least partially by means of flexible Connecting elements (34, 35) are connected to the coolant pipe (33) with good thermal conductivity.

9. Radiation shield according to claim 8, characterized in that the connecting elements (34, 35) are copper braids or fabric that are connected to the coolant tube (33) and the hollow bodies (24) are soldered.