DE3505852A1 - Supraleitende anordnung - Google Patents
Supraleitende anordnungInfo
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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 (4)
- Patentansprücheein 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.
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