DE2825937C2

DE2825937C2 - Spacer helix for coaxial pipe systems

Info

Publication number: DE2825937C2
Application number: DE19782825937
Authority: DE
Inventors: Peter Dr.Rer.Nat. 3004 Isernhagen Rohner
Original assignee: Kabelmetal Electro GmbH
Current assignee: Kabelmetal Electro GmbH
Priority date: 1978-06-14
Filing date: 1978-06-14
Publication date: 1984-10-25
Also published as: GB2026648B; JPS5510190A; SU1074416A3; GB2026648A; DE2825937A1; FR2428779A1; FR2428779B1; JPS5843638B2

Description

Die vorliegende Erfindung betriflt eine Abstandswendei für koaxiale Rohrsysteme mit einem zwischen den konzentrisch angeordneten Rohren bestehenden TemperaturgefäHe. 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. Die Abstandswendei ist im Raum zwischen jeweils zwei Rohren angeordnet und berührt die angrenzenden Rohrflächen punkt- oder linienförmig. The present invention relates to a spacer turn for coaxial pipe systems with one between the concentrically arranged pipes Temperature potential. Such pipe systems are, for example, electrical ones operated in a superconducting state Cable or pipe or line arrangements for the transport of heated or cooled liquid or gaseous media. The Abstandswendei is arranged and touched in the space between two tubes the adjacent pipe surfaces are point or line shaped.

Zur Übertragung elektrischer Energie sind bereits sogenannte tiefstgekühlte Kabel bekanntgeworden, bei denen die Leitungsstränge im Innern eines mit flüssigem Helium gefüllten Rohres angeordnet sind. 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 Temperaturgefällcs mit flüssigem Stickstoff gefüllt ist Der Raum zwischen dem dritten und dem letzten, auf Raumtemperatur stehenden Rohr ist wiederum evakuiertFor the transmission of electrical energy, so-called cryogenic cables have already become known which the strands of cables are arranged inside a tube filled with liquid helium. The thermal protection to the outside is through further concentrically surrounding this pipe and each forming intermediate spaces Each larger diameter tube is formed. In the space between the innermost and the next Pipe a vacuum can be maintained while the space between the second and third Tube usually used to subdivide the temperature gradient directed from the outside inwards with liquid The space between the third and the last, at room temperature, is filled with nitrogen The pipe is evacuated again

Gleiche oder ähnlich aufgebaute Rohrsysteme können aber auch als sogenannte Kälteleitungpn 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.Identical or similarly structured pipe systems can also be used as so-called refrigeration lines to the Transport of liquid gases or other deep-frozen media are used. Essential in all of these Constructions is, however, that heat losses, be it through conduction or radiation, are kept to a minimum can be reduced so that such systems can even be operated economically.

Zu diesem Zweck sind bereits zahlreiche Vorschläge für verlustarme Abstandshalter gemacht worden. So ist unter anderem eine Abstandswendei für koaxiale Rohrsysteme bekannt (DE-PS 17 75 410), die aus einzelnen, lose übereinandergeschichteten 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 for low-loss spacers have already been made. So is including a distance turning device for coaxial pipe systems known (DE-PS 17 75 410), which consists of individual, consists loosely stacked bands, which in turn are only held together at intervals. in the built-in, d. H. In the assembled state, the individual strips are only at statistically distributed points of contact to each other while gaps are formed therebetween. The total heat transfer area is thus significantly reduced.

Bekannt ist auch bereits eine Abstandswendei für koaxiale Rohrsysteme mit einem TemperaturgefäHe zwischen den einzelnen Rohren, du: aus übereinander angeordneten Isoliersträngen besteht (DE-OS 25 47 423). Durch besondere Formgebung und/oder Anordnung z. B. Verseilung der einzelnen Stränge werden punkt- oder linienförmige Berührungsstellen mit den angrenzenden Rohrflächen gebildet Bei dieser bekannten Abstandswendei werden vorzugsweise unterschiedliehe Profile verseilt, z. B. zwei flache Bänder mit einem dazwischen liegenden beidseitig längs- oder quergeriffeiten Band. Dies bedeutet einen erhöhten Fertigungsaufwand bei in Abhängigkeit vor. der Profilauswahl gleichzeitig verringerter Flexibilität.A distance turning device for coaxial pipe systems with a temperature vessel is also known between the individual pipes, du: consists of insulating strands arranged one above the other (DE-OS 25 47 423). By special shape and / or arrangement z. B. Stranding of the individual strands punctiform or linear points of contact with the adjacent pipe surfaces formed in this known Abstandswendei are preferably stranded different profile, z. B. two flat bands with one in between two-sided longitudinal or transverse ribbing tape. This means an increased manufacturing effort depending on. the profile selection at the same time reduced flexibility.

Auch ein anderer bekannter Vorschlag (CH-PS 4 00 691), bei dem um ein Innenrohr eine aus Faserstoff hergestellte Schnur gewickelt wird, führt wegen der hierdurch bewirkten verhältnismäßig großflächigen Anlage dieser Wendel am Innenrohr auch nicht weiter.Another well-known proposal (CH-PS 4 00 691), in which an inner tube made of fiber produced cord is wound, leads because of the relatively large area caused by this this helix on the inner tube does not go any further.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Wärmeverluste bei koaxialen Rohrsystemen weiter zu verringern, ohne daß die Flcxibilitä* solcher Anordnungen vermindert wird.Based on this prior art, the invention is based on the object of reducing the heat losses to be further reduced in coaxial pipe systems without reducing the flexibility of such arrangements will.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Wendel aus zopfartig geflochtenen Einzelsträngen besteht. Eine solche geflochtene Zopfwendcl bietet gegenüber den bekannten Wendeln wesentliche Vorteile. So wird zum einen der Wärmeübergang zwischen den einzelnen die Wendel aufbauenden Strängen auf eine geringe Gesamtberührungsfläche reduziert. Zum anderen variiert die Dicke der Wendel nach der Erfindung in Längsrichtung sehr stark, so daß auch die Anzahl der Berührungspunkte mit den Rohrwan-According to the invention, this object is achieved in that the helix is made up of individual strands which are braided like a braid consists. Such a braided plait spiral offers essential features compared to the known spirals Advantages. In this way, on the one hand, there is the heat transfer between the individual strands that make up the helix reduced to a small total contact area. On the other hand, the thickness of the coil varies according to the invention is very strong in the longitudinal direction, so that the number of points of contact with the pipe wall

bo düngen stark vermindert wird. Hinzu kommt, daß die Abstandswendei aufgrund ihres zopfartigen Aufbaues sehr längselastisch ist, so daß sie bei Abkühlung nur geringe axiale Kräfte ausübt. In diesem Fall kann mit einer weiteren Reduzierung von Berührungspunktenbo fertilize is greatly reduced. In addition, the Abstandswendei is very longitudinally elastic due to its plait-like structure, so that it only cools down exerts low axial forces. In this case it can be done with a further reduction of the points of contact

b5 mit den Rohrwandungen gerechnet werden, da sich der Durchmesser der Wendel verkleinert.b5 can be expected with the pipe walls, since the The diameter of the helix has been reduced.

Die Zopfwendcl enthält zudem, verglichen mit anderen Abstandswcndcln, weniger Material, so daß derThe Zopfwendcl also contains, compared to others Abstandswcndcln, less material, so that the

Aufbau einfacher und die Herstellung kostengünstiger wirdStructure becomes simpler and production becomes more cost-effective

Eine besonders vorteilhafte Ausführung ergibt sich noch dann, wenn in Weiterbildung der Erfindung die Einzelstränge einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen. Die Gesamtfläche der Berührungsstellen der geflochtenen Stränge wird damit weiter verringert.A particularly advantageous embodiment also results when, in a further development of the invention, the Single strands have a circular cross-section. The total area of contact of the braided Strands is 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, Polytetrafluorethylen oder ähnliches. Abweichend hiervon ist es aber auch möglich und mitunter vorteilhaft, insbesondere, wenn erhöhte Zugbeanspruchungen in der Windel zu erwarten sind, für die Einzelstränge ein geeignetes Metall zu wähien. Zum Beispiel ist eine aus einzelnen Stahldrähten verseilte Litze 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 are made of plastic. Suitable for this is z. B. polyethylene, polytetrafluoroethylene or the like. Notwithstanding this, however, it is also possible and sometimes advantageous, especially when there are increased tensile loads in the diaper are to be expected to choose a suitable metal for the individual strands. To the For example, a stranded wire stranded from individual steel wires is suitable for the purposes of the invention if it is a high temperature application.

Auch Kombinationen aus Metall- und Kunststoff-Faden können eine vorteilhafte Verwendung finden. Letzten Endes wird der jeweilige Anwenduügsfall entscheiden, welcher Ausführungsform der Vorzug .cegeben wird.Combinations of metal and plastic threads can also be used advantageously. Last one In the end, the respective application will decide which embodiment give preference to .ce will.

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- oder quergerichteten Riffelung zu versehen. Anstatt kompakte Kunststoff- oder Metallstränge 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 Einzelstränge selbst wiederum aus einer Mehrzahl von Metall- und Kunststoffäden bestehen zu lassen, indem aus diesen Elementen zunächst verseilte Litzen hergestellt werden, die dann anschließend zur Zopfwendel verflochten Werden.The surfaces of the individual strands can be smooth, which makes it easy to manufacture Strands is beneficial. However, it can sometimes also be advantageous to further reduce the heat transfer be to roughen the surfaces of the single strands, they z. B. with a longitudinal or transverse corrugation to provide. Instead of using compact plastic or metal strands for the purposes of the invention, it can be especially with metallic strands for weight reasons, with non-metallic and metallic strands Strands but also be advantageous for reasons of a further reduced thermal conductivity, the To let single strands themselves in turn consist of a plurality of metal and plastic threads by first stranded strands are made from these elements, which are then made into braided coils to be intertwined.

Die Erfindung sei anhand der in der Figur schematisch angedeuteten Wendel näher erläutert.The invention is based on the in the figure schematically indicated helix 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-Einzelsträngen 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 flexible so-called corrugated pipes for Liquid helium lines can be used, consists of the plastic single strands 1 to 4. These Single strands are intertwined like a braid, advantageously so that the single strands along the Helix run in a wave shape, with two strands in one and the other two strands in one are arranged perpendicular to this 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 punktförmige Berührung statt, die eine geringstmögliche Wärmeübertragung sichert. Die Abstandswendel nach der Erfindung ist weitgehend zugspannungsunempfindlich, so daß sie mit den üblichen Wickelvorrichtungen kontinuierlich 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 jringt keine Verschlechterung der Wärmedämmungseigenschaften mit sich.Regardless of the location, e.g. B. the single strand 2, the braided coil can be wrapped around the respective inner tube, it arises in each Case an optimal thermal insulation. Because of the curved surfaces of the single strands, e.g. B. with such with a circular cross-section, only a punctiform one takes place at the intersection of the elements Contact takes place, which ensures the least possible heat transfer. The spacer coil according to the invention is largely insensitive to tensile stress, so that it is continuous with the usual winding devices can be applied. Because the braided helix is largely circular over the entire cross-section is, there is a further advantage that it is insensitive to application in the correct position. A tilt or tilting the coil does not cause any deterioration the thermal insulation properties with it.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel besteht die Zopfwendel aus vier Einzelsträngen. Es besteht selbstverständlich auch die Möglichkeit, eine größere Anzahl an Einzelsträngen zu verwenden bzw. die Durchmesser-In the illustrated embodiment, the braided helix consists of four individual strands. It is of course there also the possibility of using a larger number of individual strands or the diameter

5 werte 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, wobei5 to increase the values of the single strands if z. B. a bigger one Total cross-section is required because of a larger pipe spacing. Also can be of the circular shape different cross-sections, e.g. B. elliptical, triangular, quadratic etc. can be chosen, where

ίο die Einzelstränge dann wieder entsprechend der Figur miteinander verflochten werden.ίο the single strands then again according to the figure be intertwined.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Spacer coil for coaxial pipe systems with one between the concentrically arranged Pipes existing temperature vessels, for example for one operated in a superconducting state electrical cable or pipe system for the transport of heated or cooled liquid or gaseous media, which is arranged in the space between two pipes and the adjacent ones Tubular surfaces touched in point or line form, d a characterized in that the helix consists of braided single strands

2. Spacer coil according to claim 1, characterized in that the individual lengths are circular Have cross-section.

3. spacer coil according to claim 1 or 2, characterized in that the individual strands from Made of plastic.

4. Abstandswendei according to claim i or 2, characterized in that the individual strands from Made of metal.

5. Abstandswendei according to claim 1 or one of the following, characterized in that the Helix consists of a combination of plastic and metal thread

6. Abstandswendei according to claim 1 or one of the following with four individual strands, characterized in that that the single strands run along the helix wavy; .nig, with two strands in each the one and the other two strands are arranged in a plane perpendicular thereto.

7. Distance turn after opening 1 or one the following, characterized in that the surfaces of the individual strands are roughened.

8. Abstandswendei according to claim 7, characterized in that the surfaces of the individual strands have a longitudinal or transverse corrugation.

9. Abstandswendei according to claim 1 or one of the following, characterized in that the individual strands consist of stranded plastic and metal thread.