DE3505852A1

DE3505852A1 - Supraleitende anordnung

Info

Publication number: DE3505852A1
Application number: DE19853505852
Authority: DE
Inventors: Takeo Akashi Hyogo Kawaguchi
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1984-02-20
Filing date: 1985-02-20
Publication date: 1985-08-22
Also published as: GB2155244B; GB8504318D0; DE3505852C2; JPS60173883A; GB2155244A; US4625192A; JPH0222523B2

Description

Die Erfindung betrifft eine supraleitende Anordnung, insbesondere eine supraleitende Anordnung mit einer Stromleitung, die einen thermisch isolierenden Behälter durchdringt.

Fig. 1 zeigt den Aufbau eines herkömmlichen, typischen supraleitenden Magneten, wobei eine supraleitende Spule 1 über eine Stromleitung 2 und eine Verbindungsleitung 3 mit Strom versorgt wird. Ein thermisch isolierender Behälter 4 zur Aufnahme einer Tieftemperaturflüssigkeit zur Kühlung einer supraleitenden Spule 1 weist einen Behälterkörper 4a und einen Deckel 4b auf. Der mechanisch am Behälter 4 befestigte Deckel 4b schützt die Atmosphäre im Inneren des Behälters 4 und schirmt sie gegenüber der äußeren Atmosphäre ab. Die Stromleitung 2 durchdringt den Deckel 4b und ist von ihm gehaltert, wobei der Deckel 4b

3S05852

außerdem mit einer nicht dargestellten Rohrleitungsanordnung versehen ist. Im Behälterkörper 4a befindet sich ein Vorrat an flüssigem Helium 6. Das Eintauchen der supraleitenden Spule 1 in das flüssige Helium 6 kühlt die Spule auf sehr tiefe Temperaturen von ungefähr -269 ⁰C und auf einen supraleitenden Zustand ab. Heliumgas 7 füllt den oberen Raum des Behälters 4. Eine Vielzahl von Zwischenwänden 8 ist vorgesehen, um das Eindringen von Wärme vom Deckel 4b zu reduzieren bzw. diese abzuschirmen.

Die Stehspannungsisolierung zwischen dem Oberteil der Stromleitung 2 und dem Deckel 4b wird mit einem Isolierring 9, der in einem Normaltemperaturbereich angeordnet ist, und einer Dichtung 10 aufrechterhalten, die zwischen der Stromleitung 2 und dem Isolierring 9 angeordnet ist. Der Isolierring 9 und der Deckel 4b bilden auch eine Abdichtung zwischen der Atmosphäre im Inneren des Behälters 4 und der äußeren Luft. Isolierpapier 11 und 12 ist um die Stromleitung 2 und die Verbindungsleitung 3 herum gewickelt, um ihre Stehspannungsisolierung aufrechtzuerhalten. Die Pfeile in Fig. 2 deuten die Strömungsrichtung des Heliumgases 7 an. Der in der Stromleitung 2 fließende Strom bewirkt einen Widerstandsverlust. Im allgemeinen hat die Stromleitung 2 eine nicht dargestellte Bohrung, die sich hindurch erstreckt, um die Stromleitung 2 durch die Strömung des Heliumgases 7 durch die Bohrung zu kühlen.

Beim herkömmlichen Aufbau der Stromleitung 2 sind jedoch der Isolierring 9 und das Isolierpapier 11 einzelne EIemente, die voneinander getrennt sind, so daß ein Teil der Stromleitung 2 dem warm gewordenen Helium ausgesetzt ist, das eine niedrige Stehspannung bzw. Spannungsfestigkeit besitzt, und manchmal treten elektrische Entladungen zwischen der Stromleitung 2 und dem Deckel 4b auf. Außerdem ist bei einem herkömmlichen supraleitenden Magneten der obigen Bauart der Isolierring 9 in einem Dichtungsbereich zwischen der Innenatmosphäre des Behälters 4 und der äußeren Atmosphäre angeordnet, und die Stehspannung oder

Spannungsfestigkeit des Heliumgases 7 im Inneren des Behälters 4 ist innen nur ein Teil der Stehspannung oder Spannung sfestigkeit von Luft bei Normaltemperaturen von ungefähr 20 ⁰C. Wenn somit die Heliumtemperatur im Inneren des Behälters 4 in der Nähe des Isolierringes 9 bis zu der Temperatur der Außenatmosphäre von ungefähr 20 ⁰C ansteigt, können elektrische Entladungen zwischen der Stromleitung 2 und dem Deckel 4b sowie zwischen der Stromleitung 2 und den Zwischenwänden 8 auftreten.

Da außerdem die Verbindungsleitung 3 mit dem Isolierpapier 12 überzogen ist, besteht der Nachteil, daß die Verbindungsleitung 3 an der Wärmeabstrahlung gehindert ist und ihre Temperatur ansteigt.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine supraleitende Anordnung anzugeben, die unter Vermeidung der oben beschriebenen Unzulänglichkeiten einen solchen Aufbau besitzt, daß keine elektrischen Entladungen zwischen der Stromleitung und dem Deckel der Anordnung bzw. zwischen der Stromleitung und den Zwischenisolierwänden auftreten können.

Dieses Ziel wird mit der erf indungsgeinäßen Anordnung in vorteilhafter Weise erreicht. Dabei wird zusätzlich der Vorteil erzielt, daß die Stromleitung in wirksamerer Weise gekühlt wird als bei einer herkömmlichen Anordnung. Diese besonders effektive Kühlung wird erreicht, ohne daß dabei die Verwendung von Isolierpapier erforderlich ist.

Gemäß der Erfindung wird eine supraleitende Anordnung angegeben, die folgende Baugruppen aufweist: eine supraleitende Spule, ein Tiefsttemperaturfluid zur Kühlung der Spule, einen Behälter, der die supraleitende Spule und das Tiefsttemperaturfluid enthält, eine Stromleitung, die in den Behälter eintritt, von dem Behälter gehaltert ist und elektrisch mit der supraleitenden Spule verbunden ist, sowie ein elektrisch isolierendes Rohr, das um die Stromleitung angeordnet ist. Das Isolierrohr weist einen

elektrisch isolierenden Ring, der um die Stromleitung zwischen dem Behälter und der Stromleitung und außerhalb des Behälters angeordnet ist, um eine elektrische Isolierung und eine hermetische Abdichtung zwischen der Stromleitung und dem Behälter zu bilden, einen hohlen, elektrisch isolierenden Zylinder, der um die Stromleitung angeordnet ist, sowie eine Einrichtung auf, die zwischen dem Isolierring und dem Zylinder angeordnet ist, um den Isolierring und den Zylinder kontinuierlich zu verbinden und dadurch im wesentlichen den Spalt dazwischen gegen elektrische Entladungen zu schließen.

Die Erfindung wird nachstehend, auch hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile, anhand der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels und unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in

Fig. 1 einen Vertikalschnitt zur Erläuterung des Aufbaues einer supraleitenden Anordnung, bei der die Erfindung Anwendung finden kann;

Fig. 2 einen Vertikalschnitt einer Stromleitung gemäß herkömmlichem Aufbau; und in

Fig. 3 einen Vertikalschnitt einer Stromleitung einer erfindungsgemäßen supraleitenden Anordnung.

Im folgenden wird eine Ausführungsform unter Bezugnahme auf Fig. 3 näher erläutert. Dabei bezeichnen die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 und 2 entsprechende Teile, so daß ihre Erläuterung an dieser Stelle entbehrlich erscheint. Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 erkennt man, daß die Stromleitung 2 von einem hohlen elektrisch isolierenden Isolierrohr 13 umgeben ist, das beispielsweise aus elektrisch isolierendem Kunststoff besteht. Das Isolierrohr 13 weist einen elektrisch isolierenden Isolierring 13a auf, der um die Stromleitung 2 herum und zwischen dem Behälterdeckel 4b und einem Flansch 2a der Stromleitung 2 außerhalb

des Behälters 4 angeordnet ist. Der Isolierring 13a isoliert elektrisch die Stromleitung 2 von dem Deckel 4b des Behälters 4. Außerdem sorgt der Isolierring 13a für eine fluiddichte Abdichtung zwischen dem Flansch 2a der Stromleitung 2 und dem Behälterdeckel 4b, und zwar in Zusammenwirkung mit O-Ringen 10, die zwischen dem Flansch 2a und dem Isolierring 13a sowie zwischen dem Isolierring 13a und dem Behälterdeckel 4b angeordnet sind. Das Isolierrohr 13 weist ferner einen hohlen elektrisch isolierenden Zylinder 13b, der um die Stromleitung 2 herum angeordnet ist, und ein Verbindungsteil 13c auf, das zwischen dem Isolierring 13a und dem Zylinder 13b angeordnet ist, um den Isolierring 13a und den Zylinder 13b kontinuierlich bzw. durchgehend zu verbinden. Der isolierende Zylinder 13b ist vom Isolerring 13a über das Verbindungsteil 13c gehalten und erstreckt sich von dem Isolierring 13a nach unten, um den inneren Bereich der Stromleitung 2 und einen wesentlichen Bereich der Verbindungsleitung 3 zu überdecken. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Isolierrohr 13 ein integrales oder einstückiges Teil, so daß der Isolierring 13a, der Zylinder 13b und das Verbindungsteil 13c in einem Stück ausgebildet sind. Das Verbindungsteil 13c verbindet den Isolierring 13a und den Zylinder 13b durchgehend, so daß kein Spalt oder Abstand zwischen ihnen ausgebildet ist, so daß dieser Bereich im wesentlichen gegen hindurchgehende elektrische Entladungen abgeschlossen und geschützt ist. Es darf darauf hingewiesen werden, daß ein Ringraum 14 innerhalb des Isolierzylinders 13b vorgesehen ist, so daß ein Strom aus Heliumgas 7 in diesen eintreten kann, um die Stromleitung 2 und die Verbindungsleitung 3 in wirksamer Weise zu kühlen.

Die Verwendung des Isolierrohres 13 gemäß der Erfindung führt zu einer Erhöhung der Stehspannung oder Spannungsfestigkeit zwischen der Stromleitung 2 und dem Behälterdeckel 4b sowie zwischen der Stromleitung 2 und den Zwischenplatten oder Isolierplatten 8, da die Stromleitung dem Behälterdeckel 4b nicht direkt ausgesetzt ist.

1 Obwohl das Isolierrohr 13 in Fig. 3 mit zylindrischer Form vorgesehen ist, können auch andere Querschnittsformen mit gleicher Wirkung verwendet werden. Außerdem braucht das Isolierrohr 13 die Verbindungsleitung 3 nicht zu umgeben.

Selbst wenn der Isolierring 13a, der Isolierzylinder 13b und das Verbindungsteil 13c in integraler Form dargestellt sind, können sie auch separat ausgebildet sein.

In der oben beschriebenen Weise wird gemäß der Erfindung eine supraleitende Anordnung hoher Leistungsfähxgkeit geschaffen, die eine Stromleitung mit hoher Stehspannung bzw. Spannungsfestigkeit besitzt, und zwar durch die Anbringung eines hohlen Isolierrohres, das elektrische Entladungen zwischen der Stromleitung und dem Behälterdeckel oder dergleichen verhindert. Da außerdem die Stromleitung mit dem Heliumgas gekühlt werden kann, das durch das hohle Isolierrohr strömt, kann die Kühlwirksamkeit stark verbessert werden.

Claims

Patentansprüche

ein Tiefsttemperaturfluid (6) zur Kühlung der Spule (1), einen Behälter (4), der die supraleitende Spule (1) und das Tiefsttemperaturfluid (6) aufnimmt, eine Stromleitung (2), die in den Behälter (4) eindringt, von diesem gehaltert und elektrisch mit der supraleitenden Spule (1) verbunden ist,

und ein elektrisch isolierendes Isolierrohr (13) , das um die Stromleitung (2) herum angeordnet ist, wobei das Isolierrohr (13)

- einen elektrisch isolierenden Isolierring (13a), der um die Stromleitung (2) herum zwischen dem Behälter (4) und der Stromleitung (2) und außerhalb des Behälters (4)

angeordnet ist, um eine elektrische Isolierung und eine hermetische Abdichtung zwischen der Stromleitung (2) und dem Behälter (4) zu bilden,

- einen hohlen, elektrisch isolierenden Isolierzylin-

der (13b), der um die Stromleitung (2) herum angeordnet ist,

- und eine Einrichtung (13c) aufweist, die zwischen dem Isolierring (13a) und dem Isolierzylinder (13b) zur durchgehenden Verbindung des Isolierringes (13a) und des Isolierzylinders (13b) angeordnet ist, um dadurch jeden Spalt zwischen ihnen gegen elektrische Entladungen bzw. Durchschläge im wesentlichen zu versperren.
2. Supraleitende Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Verbindungsleitung (3) zwischen der supraleitenden Spule (1) und der Stromleitung (2), wobei der Isolierzylinder (13b) sich in der Weise erstreckt, daß er im wesentlichen die Verbindungsleitung (3) umgibt.
3. Supraleitende Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Isolierrohr (13) als einzelnes integrales Teil ausgebildet ist.
4. Supraleitende Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Isolierrohr (13) eine Gaspassage (14) zwischen dem Isolierrohr (13) und der Stromleitung (2) zur Kühlung der Stromleitung (2) bildet.