DE2825937A1 - SPACING REEL FOR COAXIAL TUBE SYSTEMS - Google Patents

SPACING REEL FOR COAXIAL TUBE SYSTEMS

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DE2825937A1 DE19782825937 DE2825937A DE2825937A1 DE 2825937 A1 DE2825937 A1 DE 2825937A1 DE 19782825937 DE19782825937 DE 19782825937 DE 2825937 A DE2825937 A DE 2825937A DE 2825937 A1 DE2825937 A1 DE 2825937A1
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Description

Kabel- und Metallwerke
Gutehoffnungshütte AktiengesellschaftCable and metal works
Gutehoffnungshütte Aktiengesellschaft

1 l6l81 l6l8

12. Juni 1978June 12, 1978

Abstandswendel für koaxiale RohrsysteraeSpacer helix for coaxial pipe systems

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Abstandswendel für
koaxiale Rohrsysteme mit einem zwischen den konzentrisch angeordneten Rohren bestehenden Temperaturgefälle. Solche Rohrsysteme sind beispielsweise in supraleitendem Zustand betriebene elektrische Kabel oder auch Rohr- bzw. Leitungsanordnungen für den Transport erwärmter oder gekühlter flüssiger
oder gasförmiger Medien.The present invention relates to a spacer coil for
coaxial pipe systems with a temperature gradient between the concentrically arranged pipes. Such pipe systems are, for example, electrical cables operated in a superconducting state or pipe or line arrangements for the transport of heated or cooled liquids
or gaseous media.

Zur Übertragung elektrischer Energie sind bereits sogenannte
tiefstgekühlte Kabel bekannt geworden, bei denen die Leitungsstränge im Innern eines mit flüssigem Helium gefüllten Rohres angeordnet sdnd. Der Wärmeschutz nach außen wird durch weitere dieses Rohr konzentrisch umgebende und jeweils Zwischenräume
bildende Rohre jeweils größeren Durchmessers gebildet. In dem Raum zwischen dem innersten und dem nächstfolgenden Rohr kann ein Vakuum aufrechterhalten werden, während der Raum zwischen dem zweiten und dritten Rohr üblicherweise zur Unterteilung
des von außen nach innen gerichteten Temperaturgefälles mit
flüssigem Stickstoff gefüllt ist. Der Raum zwischen dem dritten und dem letzten, auf Raumtemperatur stehenden Rohr ist
wiederum evakuiert.For the transmission of electrical energy are already so-called
Cryogenic cables have become known in which the cable strands are arranged inside a pipe filled with liquid helium. The heat protection to the outside is provided by further spaces that surround this pipe concentrically and in each case
forming tubes each larger diameter formed. A vacuum can be maintained in the space between the innermost and the next following pipe, while the space between the second and third pipe is usually used for subdivision
of the temperature gradient directed from the outside to the inside
liquid nitrogen is filled. The space between the third and the last pipe at room temperature is
again evacuated.

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Gleiche oder ähnlich aufgebaute Rohrsysteme können aber auch als sogenannte Kälteleitungen zum Transport von flüssigen Gasen oder anderen tiefgekühlten Medien Anwendung finden. Wesentlich bei all diesen Konstruktionen ist jedoch, daß die Wärmeverluste, sei es durch Wärmeleitung oder Strahlung, auf ein Minimum reduziert werden, damit ein wirtschaftlicher Betrieb solcher Systeme überhaupt möglich ist.The same or similarly structured pipe systems can also be used as so-called cold lines for the transport of liquids Gases or other deep-frozen media are used. It is essential in all of these constructions, however, that the heat losses, be it through conduction or radiation, are reduced to a minimum, making it more economical Operation of such systems is even possible.

Zu diesem Zweck sind bereits zahlreiche Vorschläge für verlustarme Abstandshalter gemacht worden. So ist unter anderem eine Abstandswendel für koaxiale Rohrsysteme bekannt (DE-PS 1 775 4l0), die aus einzelnen, lose übereinander geschichteten Bändern besteht, die ihrerseits nur in Abständen zusammengehalten sind. Im eingebauten, d.h. montierten Zustand liegen die einzelnen Bänder nur an statistisch verteilten Berührungsstellen aneinander an, während dazwischen Spalte gebildet werden. Die wärmeübertragende Gesamtfläche wird damit wesentlich reduziert.To this end, numerous proposals have already been made for low-loss Spacers have been made. For example, a spacer coil for coaxial pipe systems is known (DE-PS 1 775 4l0), which consists of individual, loosely stacked bands, which in turn are only held together at intervals are. When installed, i.e. assembled, the individual bands are only at statistically distributed points of contact to each other while gaps are formed therebetween. The total heat transfer area is therefore essential reduced.

Ausgehend von dieser gegenüber dem sonstigen Stand der Technik bereits vorteilhaften Konstruktion einer Ab stands wendel liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Wärmeverluste bei koaxialen Rohrsystemen weiter zu verringern, ohne daß die Flexibilität solcher Anordnungen vermindert wird.Based on this already advantageous construction of a distance helix compared to the rest of the prior art The invention is based on the object of further reducing the heat losses in coaxial pipe systems without the flexibility of such arrangements is reduced.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Wendel aus miteinander zopfartig verseilten oder geflochtenen Einzelsträngen besteht. Eine solche geflochtene Zopfwendel bietet gegenüber den bekannten Wendeln wesentliche Vorteile. So wird zum einen der Wärmeübergang zwischen den einzelnen die Wendel aufbauenden Strängen auf eine punktweise Berührung reduziert, im Gegensatz zu einer flächenhaften Berührung bei der aus geschichteten Bändern bestehenden Wendel. Zum anderen variiert der Durchmesser der Wendel nach der Erfindung sehr stark, so daß auch die Anzahl der Berührungspunkte mit den Rohrwandungen stark vermindert wird. Hinzu kommt, daß die Abstandswendel aufgrund ihres zopfartigen Auf-According to the invention, this object is achieved in that the helix is made of twisted or braided threads Consists of single strands. Such a braided plait helix offers essential features compared to the known helices Advantages. In this way, on the one hand, the heat transfer between the individual strands that make up the helix takes place on a point-by-point basis Reduced touch, in contrast to flat touch in the case of the helix consisting of layered strips. On the other hand, the diameter of the helix varies according to the invention very strong, so that the number of points of contact with the pipe walls is also greatly reduced. In addition comes that the spacer coil due to its pigtail-like

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baues sehr längselastisch ist, so daß sie bei Abkühlung nur geringe axiale Kräfte ausübt. In diesem Fall kann mit einer weiteren Reduzierung von Berührungspunkten mit den Rohrwandungen gerechnet werden, da sich der Durchmesser der Wendel verkleinert.construction is very longitudinally elastic, so that it exerts only small axial forces when it cools down. In this case you can use a further reduction of points of contact with the pipe walls can be expected, since the diameter the helix is reduced in size.

Die Zopfwendel enthält zudem, verglichen mit anderen Abstandswendeln, weniger Material, so daß der Aufbau einfacher und die Herstellung kostengünstiger wird. Eine besondere vorteilhafte Ausführung ergibt sich noch dann, wenn in Durchführung der Erfindung die Einzelstränge einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen. Die Berührungsstellen der nunmehr übereinander liegenden Stränge werden damit weiter verringert.Compared to other spacer coils, the braided helix also contains less material, so that the structure is simpler and the production more cost-effective. A special An advantageous embodiment is also obtained when, in carrying out the invention, the individual strands are circular Have cross-section. The contact points of the strands now lying on top of one another are thus further reduced.

In Durchführung der Erfindung hat es sich ferner als vorteilhaft erwiesen, wenn die Einzelstränge der Zopfwendel aus Kunststoff hergestellt sind. Hierfür geeignet ist z.B. Polyäthylen, Polytetrafluoräthylen oder ähnliches. Abweichend hiervon ist es aber auch möglich und mitunter vorteilhaft, insbesondere, wenn erhöhte Zugbeanspruchungen in der Wendel zu erwarten sind, für die Einzelstränge ein geeignetes Metall zu wählen. Zum Beispiel ist ein aus einzelnen Stahldrähten verlitztes Seil für die Zwecke der Erfindung geeignet, wenn es sich um eine Hochtemperaturanwendung handelt.In carrying out the invention, it has also proven to be advantageous if the individual strands of the braided helix Plastic are made. For this purpose, e.g. polyethylene, polytetrafluoroethylene or the like is suitable. Different However, this is also possible and sometimes advantageous, especially when there are increased tensile stresses in the helix it is to be expected that a suitable metal will be selected for the individual strands. For example, one is made from individual steel wires stranded rope suitable for the purposes of the invention when it is a high temperature application.

Auch Kombinationen aus Metall und Kunststoff können eine vorteilhafte Verwendung finden. Letzten Endes wird der jeweilige Anwendungsfall entscheiden, welcher Ausführungsform der Vorzug gegeben wird οCombinations of metal and plastic can also be used advantageously. Ultimately, the respective Use case decide which embodiment preference is given to ο

Die Oberflächen der Einzelstränge können glatt ausgebildet sein, was einer einfachen Herstellung der Stränge förderlich ist. Zur weiteren Verringerung des Wärmeübergangs kann es aber mitunter auch vorteilhaft sein, die Oberflächen der Einzelstränge aufzurauhen, sie z.B. mit einer längs- oderThe surfaces of the individual strands can be smooth, which is conducive to simple production of the strands is. To further reduce the heat transfer, however, it can sometimes also be advantageous to use the surfaces of the To roughen individual strands, e.g. with a lengthwise or

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quergerichteten Riffelung zu versehen. Anstatt kompakte Kunststoffoder Metallstrange für die Zwecke der Erfindung einzusetzen, kann es insbesondere bei metallischen Strängen aus Gewichtsgründen, bei nichtmetallischen und metallischen Strängen aber auch aus Gründen einer weiter verringerten Wärmeleitfähigkeit von Vorteil sein, die Ein2Elstränge selbst wiederum aus Einzelelementen bestehen zu lassen. Auch kann hierbei bereits auf eine Kombination von Metall- und Kunststoffäden oder -drähten zurückgegriffen werden, indem aus diesen Elementen zunächst sogenannte Litzen hergestellt werden, die dann anschließend zur Zopfwendel verseilt oder verflochten werden.to provide transverse corrugation. Instead of using compact plastic or metal strands for the purposes of the invention, it is especially in the case of metallic strands for reasons of weight, but also in the case of non-metallic and metallic strands for reasons of a If the thermal conductivity is further reduced, it may be advantageous to let the single-strand strands themselves consist of individual elements. Also can here already on a combination of metal and plastic threads or wires can be used by first producing so-called strands from these elements, which are then used for Braided helix be stranded or braided.

Die Erfindung sei anhand der in der Figur schematisch angedeuteten Wendel näher erläutert.The invention is based on the helix indicated schematically in the figure explained in more detail.

Diese Abstandswendel, die z. B. bei der koaxialen Lagerung von biegbaren sogenannten Wellrohren für Flüssig-Helium-Leitungen Anwendung finden kann, besteht aus den Kunststoff-Einzel strängen 1 bis 4. Diese Einzelstränge sind zopfartig miteinander verflochten, und zwar vorteilhaft so, daß die Einzelstränge längs der Wendel wellenförmig verlaufen, wobei je zwei Stränge in der einen und die beiden anderen Stränge in einer hierzu senkrechten Ebene angeordnet sind.This spacer coil, the z. B. in the coaxial storage of bendable so-called corrugated pipes for liquid helium lines can be used, consists of the plastic individual strands 1 to 4. These individual strands are braided together like a braid, and advantageously so that the individual strands run undulating along the helix, with two strands in one and the other two strands in one are arranged this perpendicular plane.

Ohne Rücksicht auf die jeweilige Lage, z. B. des Einzelstranges 2, kann die Zopfwendel um das jeweils innere Rohr herumgewickelt werden, es ergibt sich in jedem Fall eine optimale Wärmedämmung. Wegen der gekrümmten Oberflächen der Einzelstränge, z. B. bei solchen mit kreisförmigem Querschnitt, findet an den Kreuzungsstellen der Elemente nur eine punktRegardless of the location, e.g. B. the single strand 2, can The braided helix is wrapped around the respective inner tube, which results in optimal thermal insulation in each case. Because of the curved Surfaces of the single strands, e.g. B. in those with circular Cross-section, there is only one point at the intersection of the elements förmige Berührung statt, die eine geringstmögliche Wärmeübertragung si chert. Als Verseilelement ist die Abstandswendel nach der Erfindung weitgehend zugspannungsunempfindlich, so daß sie mit den üblichen Wickelvorrichtungen kontinuierlichshaped contact instead, which si the lowest possible heat transfer chert. As a stranding element, the spacer coil according to the invention is largely insensitive to tensile stress, so that it is continuous with the usual winding devices

aufgebracht werden kann. Da die Zopfwendel über den Gesamtquerschnitt weitgehend kreisförmig ist, ergibt sich als weiterer Vorteil die Unempfindlichkeit gegen lagerichtiges Aufbringen. Ein Verkanten oder Kippen der Wendel bringt keine Verschlechterung der Wa'rmedämmungseigenschaften mit sich.can be applied. Because the braid over the entire cross-section is largely circular, there is a further advantage of being insensitive to the correct position Apply. Tilting or tilting the helix does not result in any deterioration in the thermal insulation properties themselves.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel besteht die Zopfwendel aus vier Einzelsträngen. Es besteht selbstverständlich auch die Möglichkeit, eine größere Anzahl an Einzelsträngen zuIn the illustrated embodiment, there is the braid helix from four single strands. Of course, there is also the possibility of adding a larger number of individual strands

1.0 verwenden bzw. die Durchmesserwerte der Einzelstränge zu erhöhen, wenn z«B. ein größerer Gesamtquerschnitt wegen eines größeren Rohrabstandes gefordert wird. Auch können von der Kreisform abweichende Querschnitte, z.B. elliptische, dreieckförmige, quadratische usw. gewählt werden, wobei die Einzelstränge dann wieder entsprechend der Figur miteinander verflochten oder verseilt werden.1.0 or to increase the diameter values of the individual strands, if z «B. a larger overall cross-section is required because of a larger pipe spacing. You can also use the Cross-sections that deviate from the circular shape, e.g. elliptical, triangular, square, etc. can be selected, whereby the individual strands then braided or stranded with each other again according to the figure.

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Claims (1)

Kabel- und Metallwerke Gutehoffnungshütte AktiengesellschaftCable and metal works Gutehoffnungshütte Aktiengesellschaft 1 l6l81 l6l8 12. Juni 1978June 12, 1978 PatentansprücheClaims f1.J Abstandswendel für koaxiale Rohrsysteme mit einem zwischen den konzentrisch angeordenten Rohren bestehenden Temperaturgefälle, beispielsweise für ein in supraleitendem Zustand betriebenes elektrisches Kabel oder ein Rohrsystem für den Transport erwärmter oder gekühlter flüssiger oder gasförmiger Medien, dadurch gekennzeichnet, daß die Wendel aus miteinander zopfartig verseilten oder geflochtenen Einzeldrähten besteht. f 1.J spacer helix for coaxial pipe systems with a temperature gradient between the concentrically arranged pipes, for example for an electric cable operated in a superconducting state or a pipe system for the transport of heated or cooled liquid or gaseous media, characterized in that the helix is made from one another consists of stranded or braided single wires. 2. Abstandswendel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelstränge einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen.2. spacer coil according to claim 1, characterized in that the individual strands have a circular cross-section. 3# Abstandswendel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Einzelstränge aus Kunststoff bestehen.3 # spacer coil according to claim 1 or 2, characterized in that the individual strands are made of plastic. ^. Abstandswendel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Einzelstränge aus Metall bestehen.^. Spacer coil according to Claim 1 or 2, characterized in that the individual strands are made of metal. 9 0 9 8:81 f 0 Q U9 0 9 8 : 8 1 f 0 Q U ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED 5· Abstandswendel nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Wendel aus einer Kombination aus kunststoff- und Metallfaden besteht.5 · Spacer coil according to claim 1 or one of the following, characterized in that the coil consists of a combination of plastic and metal thread. 6. Abstandsvrendel nach Anspruch 1 oder einem der folgenden mit vier Einzelsträngen, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelstränge längs der Wendel wellenförmig verlaufen, wobei je zwei Stränge in der einen und die beiden anderen Stränge in einer hierzu senkrechten Ebene angeordnet sind,6. Spacer according to claim 1 or one of the following with four individual strands, characterized in that the individual strands run undulating along the helix, two strands in each of the one and the other two strands being arranged in a plane perpendicular thereto, 7. Abstandswendel nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächen der Einzelstränge aufgerauht sind.7. spacer coil according to claim 1 or one of the following, characterized in that the surfaces of the individual strands are roughened. 8. Abstandswendel nach Anspruch 7> dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächen der Einzelstränge eine längs- oder quergerichtete Riffelung aufweisen.8. spacer coil according to claim 7> characterized in that the surfaces of the individual strands have a longitudinal or transverse corrugation. 9· Abstandswendel nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelstränge selbst als Litzen ausgebildet sind.9 · Spacer coil according to Claim 1 or one of the following, characterized in that the individual strands themselves are designed as strands. 10. Abstandswendel nach Anspruch 91 dadurch gekennzeichnet, daß die Litzen aus verseilten Kunststoff- und Metallfaden bestehen.10. spacer coil according to claim 91, characterized in that the strands consist of stranded plastic and metal thread.
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