DE3843728A1 - Supraleitende spulenanordnung und verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents
Supraleitende spulenanordnung und verfahren zu ihrer herstellungInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine supraleitende Spulen
anordnung des innengekühlten Typs und betrifft insbesondere
eine Verbesserung an einem Verstärkungsgefäß oder -gehäuse
(vessel) für die supraleitende Spulenanordnung. Außerdem
betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer
solchen Spulenanordnung.
Die zwangsgekühlte supraleitende Spulenanordnung des
innengekühlten Typs ist in eine Magneteinschluß-Fusions
vorrichtung als eine der Toroidal- und Poloidal-Spulen
einbezogen, denen ein großer Strom zugeführt wird. Fig. 1
veranschaulicht eine herkömmliche Spulenanordnung dieser
Art. Dabei sind mehrere Mantelröhren 1 jeweils eines recht
eckigen Querschnitts und mit einem Hohlraum, durch den
supraleitende Drähte oder Leiter 2 eingesetzt sind und der
als Durchgang 3 für das Hindurchströmenlassen von super
kritischem Helium dient, vorgesehen. An der Außenfläche
jeder Mantelröhre 1 ist eine Isolierschicht 4 vorgesehen.
Diese Mantelröhren 1 sind gebündelt und von einer Isolier
schicht 5 umschlossen. Bei dieser Spulenanordnung dienen
die Mantelröhren 1 als Trenn- oder Grenzflächen gegen
den Druck des superkritischen Heliums. Auch wenn die
Supraleitfähigkeit verlorengeht oder die supraleitenden
Spulen gelöscht (quenched) werden, so daß der Druck in
der Mantelröhre 1 stark ansteigt, vermag letztere diesen
Druck aufzunehmen bzw. auszuhalten. Außerdem dient sie
zur Stützung von Objekten (matters), wie supraleitenden
Drähten 2, gegenüber elektromagnetischer Kraft, die erzeugt
wird, wenn der die supraleitenden Objekte durchfließende
Strom auf diese Objekte störend einwirkt. Zudem dient
die Mantelröhre 1 zur Stützung oder Halterung der supra
leitenden Objekte gegenüber dem durch letztere erzeugten
Magnetfeld. Die supraleitende Spulenanordnung wird somit
durch die betreffende Mantelröhre 1 stabil bzw. sicher
gehalten.
Wenn ein großer Strom durch die supraleitenden Drähte 2
fließen soll, wie dies bei der Toroidal- oder Poloidal-
Spule in der supraleitenden Spulenanordnung mit dem be
schriebenen Aufbau der Fall ist, werden der Querschnitt
des supraleitenden Drahts 2 groß gewählt und der Druck
in der Mantelröhre 1 im Hinblick auf Löschung (quenching)
auf eine ziemlich große Größe erhöht. Um diesen Innen
druck aushalten zu können, muß daher die Wand der Mantel
röhre 1 dick ausgebildet sein. In diesem Fall werden jedoch
die Formung der Mantelröhre 1 bei ihrer Ausbildung mit
einem rechteckigen Querschnitt sowie das spiralige Wickeln
der Mantelröhre 1 bei der Fertigung der supraleitenden
Spulenanordnung außerordentlich schwierig. Außerdem kann
dabei beim Formen der Mantelröhre 1 eine unerwünschte
(unzulässige) Kraft auf die supraleitenden Drähte 2 ein
wirken, wodurch ein Bruch derselben herbeigeführt wird.
In manchen Fällen ist eine trapezförmige Verformung, wie
in Fig. 2 dargestellt, der Mantelröhre 1 unter dem auf
die Mantelröhre 1 bei ihrer Formung zu einer Spirale ein
wirkenden Biegedruck zu beobachten. Im Fall einer solchen
Verformung der Mantelröhre 1 ist es schwierig, die Spulen
anordnung mit ausreichend hoher Genauigkeit auszubilden.
Außerdem besteht dabei die Gefahr, daß die die Außenfläche
der Mantelröhre 1 umhüllende Isolierschicht 4 bei einer
solchen Verformung der Mantelröhre 1 bricht oder reißt.
Wenn die Isolierschicht 4 nicht gebrochen ist, aber die
elektromagnetische Kraft auf die Mantelröhre 1 einwirkt,
stehen einander benachbarte Mantelröhren 1 nicht in
Flächenberührung, sondern in Punkt- oder Teil(flächen)be
rührung miteinander, so daß die Wahrscheinlichkeit für
einen Isolationsverlust besteht. Wenn die Mantelröhre 1
eine große Wanddicke aufweist, wird die beim luftdichten
Verschweißen der Mantelröhre 1 erzeugte Wärmemenge mit
zunehmender Wanddicke immer größer, wodurch die supra
leitenden Drähte 2 einen Bruch erleiden oder beschädigt
werden können.
Wie erwähnt, wird bei der herkömmlichen Spulenanordnung
die Wand der Mantelröhre 1 dick ausgebildet. Infolgedessen
wird die Formung der Mantelröhre 1 (oder des Hüllrohrs)
zu einer Spule schwierig, und sie kann leicht eine Ver
formung erleiden. Dabei können die supraleitenden
Drähte brechen und die Maßgenauigkeit der supraleitenden
Spulenanordnung beeinträchtigt werden. Die Isolierung
kann aufgehoben werden, weil die Isolierschicht zum Iso
lieren der Mantelröhre 1 gegenüber einer anschließenden
Mantelröhre beschädigt wird. Die supraleitenden Drähte
können dabei durch die erhöhte Schweißhitze beschädigt
werden.
Aufgabe der Erfindung ist damit die Schaffung einer höchst
zuverlässigen supraleitenden Spulenanordnung, bei welcher
die Mantelröhre(n) unter Vermeidung einer Verformung
derselben einfach bzw. leicht zu formen ist (sind), wo
durch die Maßgenauigkeit der Anordnung verbessert und
eine Beschädigung der supraleitenden Drähte oder Leiter
und der Isolierschicht vermieden wird. Außerdem bezweckt
die Erfindung die Schaffung eines Verfahrens zur Her
stellung einer solchen supraleitenden Spulenanordnung.
Diese Aufgabe wird durch die in den Patentansprüchen 1 und
7 gekennzeichneten Merkmale bzw. Maßnahmen gelöst.
Gegenstand der Erfindung ist eine supraleitende Spulen
anordnung, umfassend supraleitende Spulendrähte, Mantel
röhren (oder auch Hüllrohre) mit jeweils einem Hohlraum,
durch den die Spulendrähte verlaufen und der als Durchgang
für das Hindurchleiten eines Kühlmittels dient, Verstärkungs
gefäße oder -gehäuse zur Verstärkung bzw. Versteifung der
Mantelröhre und bestehend aus einem Gefäßsegment, das
spiralförmig verläuft und mit einer Nut oder Ausnehmung
sowie langgestreckten Flächen, die in der Verlaufsrichtung
der Gefäßsegmente ausgebildet sind, versehen ist, sowie
einem an den langgestreckten Flächen des Gefäßsegments
montierten, die Nut verschließenden und mit dem Gefäß
segment zur Bildung des Verstärkungsgefäßes verschweißten
Element, sowie ein die Außenfläche des Verstärkungsgefäßes
umhüllendes Isolierelement.
Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zur Her
stellung einer supraleitenden Spulenanordnung, das dadurch
gekennzeichnet ist, daß eine spiralförmige Mantelröhre
geformt wird, die einen Hohlraum(abschnitt) aufweist,
durch den supraleitende Spulen-Drähte verlaufen und der
als Durchgang zum Hindurchströmenlassen eines Kühlmittels
dient, ein erstes, spiralförmig verlaufendes Gefäßsegment
geformt wird, das mit einer Nut oder Ausnehmung und
in der Verlaufsrichtung des ersten Gefäßsegments ausge
bildeten langgestreckten Flächen oder Längsflächen ver
sehen ist, ein Element zum Verschließen der Nut des
Gefäßsegments angefertigt wird, die spiralförmige Mantel
röhre in die Nut des ersten Gefäßsegments eingesetzt,
das Schließelement an den Längsflächen des Gefäßsegments
montiert oder angebracht und beide Bauteile miteinander
verschweißt werden, um das zur Verstärkung oder Ver
steifung der Mantelröhre dienende Verstärkungsgefäß
zu formen, und die Außenfläche des Verstärkungsgefäßes
mit einem ersten Isolierelement umwickelt wird.
Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsbeispiele der Er
findung im Vergleich zum Stand der Technik anhand der
Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung des Schnittauf
baus einer herkömmlichen supraleitenden Spulenan
ordnung,
Fig. 2 einen in vergrößertem Maßstab gehaltenen Quer
schnitt durch eine verformte Mantelröhre bei der
Spulenanordnung nach Fig. 1,
Fig. 3 eine Teil-Schnittansicht eines Beispiels für eine
supraleitende Spulenanordnung gemäß der Er
findung,
Fig. 4 eine Aufsicht auf ein bei der Spulenanordnung
gemäß Fig. 3 verwendetes Verstärkungsgefäß
oder -gehäuse,
Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie A-A in Fig. 4,
Fig. 6A bis 6H Verfahrensstufen bei der Herstellung
der supraleitenden Spulenanordnung gemäß Fig. 3
und
Fig. 7 und 8 Aufsichten auf eine Kappe und Verstärkungs
gefäß-Segmente bei anderen Ausführungsformen
der erfindungsgemäßen Spulenanordnung.
Die Fig. 1 und 2 sind eingangs bereits erläutert worden.
Fig. 3 veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel der supra
leitenden Spulenanordnung gemäß der Erfindung. Dabei sind
supraleitende Drähte oder Leiter 12 in Längsrichtung des
Hohlraums einer Mantelröhre 11 verlegt, die eine ver
gleichsweise dünne Wand und einen rechteckigen Querschnitt
aufweist. Der restliche Teil des Innenraums der Mantel
röhre 11 dient als Durchgang 13, durch den ein Kühlmedium
oder -mittel, z. B. superkritisches Helium, an den supra
leitenden Drähten 12 entlangströmt. Die Mantelröhre 11
ist in einem Verstärkungsgefäß oder -gehäuse 14 unterge
bracht, das zwei Gefäßsegmente 14-1 und 14-2 aufweist,
die an ihren langgestreckten oder Längsflächen 14 A ein
heitlich miteinander verschweißt sind und jeweils einen
im wesentlichen U-förmigen Querschnitt aufweisen. Gemäß
Fig. 4 ist jedes Gefäßsegment 14-1 und 14-2 spiralförmig
ausgebildet, und es weist die langgestreckten Flächen
oder Längsflächen 14 A und eine Nut oder Ausnehmung 14 B
auf, in welche die Mantelröhre 11 eingesetzt ist. Das
Verstärkungsgefäß 14 ist von einer Lage einer Windungs-Iso
lierung 15 umschlossen, die zum Isolieren des Verstärkungs
gefäßes 14 gegenüber anderen Gefäßen dient; das so ge
bildete Erzeugnis ist weiterhin von einer Lage einer
Erde- oder Masseisolierung 16 umschlossen, die zur Iso
lierung der Anordnung gegenüber Masse dient. Die Windungs-
Isolierung 15 und die Masseisolierung 16 werden zur Fertig
stellung der supraleitenden Spulenanordnung mit einem
Harz oder Kunstharz in einem Behälter imprägniert.
Im folgenden ist anhand der Fig. 6A bis 6H ein Verfahren
zur Herstellung der supraleitenden Spulenanordnung beschrieben. Gemäß Fig. 6A werden Mantelröhren 11, in denen
Drähte oder Leiter 12 aus einem supraleitenden Material
verlegt sind, in Form einer zweilagigen Spirale ausge
bildet. Eine als erste Lage dienende Mantelröhre 11-1
wird nämlich zu einer Spiralform gewickelt, und eine
andere, als zweite Lage dienende Mantelröhre 11-2, die
aus einem fortlaufenden Profil 11 A an dessen innerstem
Ende mit dem innerstem Ende
der Mantelröhre 11-1 verbunden wird, wird ebenfalls
zu einer in derselben Richtung verlaufenden Spirale ge
wickelt. Diese spiralige, zweilagige Mantelröhren
anordnung wird einer Wärmebehandlung unterworfen bzw.
100 Stunden lang in einer 700°C warmen Atmosphäre gehal
ten, um den Drähten 12 Supraleitfähigkeit zu verleihen.
Ein Fertigungsvorgang für die Herstellung der beiden
Sätze der einander paarweise zugeordneten Gefäßsegmente
14-1 und 14-2 erfolgt unabhängig, aber parallel zum
Vorgang der Herstellung der Mantelröhrenanordnung. Die
einzelnen Gefäßsegmente 14-1 und 14-2 werden dadurch
hergestellt, daß ein Metallblock aus z. B. nichtrostendem
Stahl zu einer der Mantelröhre 11 entsprechenden Spiral
form geschnitten bzw. gefräst und weiterhin zur Ausbildung
der Nut 14 A sowie der Längsflächen 14 B gefräst wird
(vgl. Fig. 6B). Das innerste Ende des Gefäßsegments 14-1
wird gemäß Fig. 6C mit zwei jeweils einen im wesentlichen
U-förmigen Querschnitt aufweisenden Kupplungseinheiten
14 C verbunden, wobei das zwischen bzw. aus zweiter und
erster Lage 11-1 bzw. 11-2 der Mantelröhrenanordnung ge
bildete fortlaufende Profil 11 A in die betreffende Kupplungs
einheit eingesetzt und diese mit dem innersten Ende des
Gefäßsegments 14-2 verbunden wird. Bei der Herstellung
der Mantelröhren 11 und der beiden Sätze von einander
paarweise zugeordneten Gefäßsegmenten 14-1 und 14-2
wird zunächst die Mantelröhre 11-1 der ersten Lage an
ihren inneren Enden mit der Mantelfläche 11-2 der zweiten
Lage verbunden, um das fortlaufende Profil 11 A zu bilden.
Die Mantelröhre 11-2 der zweiten Lage wird sodann durch
den Mittelraum des Gefäßsegments 14-1 geführt, wobei
ein fortlaufendes Profil (section) 11 C im Mittelraum
positioniert wird und die Mantelröhren der ersten und
zweiten Lage in den Nuten bzw. Ausnehmungen 14 A der beiden
Gefäßsegmente 14-1 angeordnet werden (vgl. Fig. 6C).
Sodann werden zwei andere Gefäßsegmente 14-2 auf diese
beiden Gefäßsegmente 14-1 aufgesetzt, welche die Mantel
röhren 11-1 und 11-2 von erster bzw. zweiter Lage auf
nehmen, so daß ihre Längsflächen 14 A miteinander in Be
rührung gelangen. Das fortlaufende Profil 11 A wird in die
miteinander verschweißten Kupplungseinheiten 14 C einge
setzt, und die Enden der Kupplungseinheiten 14 C werden
mit den innersten Enden der paarigen Gefäßsegmente 14-1
und 14-2 verschweißt, so daß letztere über die Kupplungs
einheiten 14 C im Mittelraum kontinuierlich verlaufen.
Die paarigen Gefäßsegmente 14-1 und 14-2 besitzen große
Abmessungen und sind insgesamt flexibel bzw. biegsam.
Infolgedessen kann ein Teil der Spiralform gemäß Fig. 6D
von der anderen abgehoben werden. Die beiden Gefäßsegmente
14-1 und 14-2 können somit längs der Innen- und Außenränder
ihrer Endflächen verschweißt werden, indem ein Teil ihrer
Spiralform von der anderen abgehoben gehalten wird. Die
beiden (einander paarweise zugeordneten) Gefäßsegmente
14-1 und 14-2 werden somit unter Bildung zweier Ver
stärkungsgefäße 14 einheitlich miteinander verbunden
(vgl. Fig. 6D). Wenn die beiden Verstärkungsgefäße 14
fertiggestellt sind, wird jedes mit Isolierband 15 A zur
Herstellung der Windungs- oder Wickel-Isolierung 15 um
wickelt, welche die beiden Verstärkungsgefäße gegeneinander
isoliert und auch eine Isolierung zwischen den nebenein
ander befindlichen Abschnitten hergestellt (vgl. Fig. 6E).
Die beiden so isolierten Verstärkungsgefäße 14 werden
weiterhin gemäß Fig. 6F an ihrer Außenfläche mit Isolier
band 16 B umwickelt, um die Erde- oder Masse-Isolierung
16 für Isolierung nach außen hin zu bilden. Die die Iso
lierschicht 15 tragenden Verstärkungsgefäße 14 werden
sodann gemäß Fig. 6G in einen Isolierbehälter einge
setzt, und der Behälter 17 A wird mit Epoxyharz gefüllt
und mittels einer Kappe 17 B geschlossen, so daß die
Wicklungs- und Masse-Isolierungen 15, 16 mit dem Epoxyharz
imprägniert werden. Anschließend wird die fertiggestellte,
in Fig. 6H dargestellte supraleitende Spulenanordnung
17 aus dem Behälter 17 B entnommen.
Bei der beschriebenen supraleitenden Spulenanordnung dient
das Verstärkungsgefäß oder -gehäuse 14 zum Aufnehmen und
Festhalten der Mantelröhre 11 unter Verstärkung bzw. Ver
steifung derselben. Hierdurch wird die Mantelröhre 11 aus
reichend widerstandsfähig gegen Spannung oder Belastung,
die durch die erzeugte elektromagnetische Kraft sowie den
beim Löschvorgang (quenching process) auftretenden Innen
druck hervorgerufen wird. Die Mantelröhre 11 selbst braucht
lediglich das Kühlmittel, wie Helium, luftdicht einzu
schließen, so daß sie eine geringere Wanddicke aufweisen
kann. Die Mantelröhre läßt sich daher ohne Verformung
zu einer Spirale verarbeiten. Außerdem läßt sich die Verar
beitung leichter durchführen. Darüber hinaus wird während
der Verarbeitung oder Behandlung der Mantelröhre 11 keine
unerwünschte Kraft auf die supraleitenden Drähte ausgeübt,
so daß damit ein Bruch dieser Drähte vermieden wird. Das
Verstärkungsgefäß 14 umfaßt Gefäßsegmente, die jeweils
im voraus durch maschinelle Bearbeitung in eine Spiralform
gebracht worden sind. Infolgedessen kann die supraleitende
Spulenanordnung eine höhere Dimensions- bzw. Maßgenauigkeit
aufweisen. Die Oberfläche des Verstärkungsgefäßes 14 kann
durch maschinelle Bearbeitung geglättet werden, wodurch
ein Bruch der Isolierschicht auf der Außenfläche des Ver
stärkungsgefäßes 14 vermieden wird. Wie sich aus vorstehenden
Ausführungen ergibt, kann die supraleitende Spulenanordnung
im Betrieb höhere Stabilität und Zuverlässigkeit aufweisen.
Die Erfindung ist keineswegs auf die vorstehend beschriebene
Ausführungsform beschränkt, sondern verschiedenen Änderungen
und Abwandlungen zugänglich. Während bei der beschriebenen
Ausführungsform die beiden geteilten, jeweils einen U-förmigen
Querschnitt aufweisenden Gefäßsegmente das Verstärkungsgefäß
bilden, kann die Anordnung so getroffen sein, daß die Nut
oder Ausnehmung 14 B im Gefäßsegment 14 eines U-förmigen
Querschnitts (vgl. Fig. 6B) so tief ausgebildet ist, daß
sie die gesamte Mantelröhre 11 aufzunehmen vermag, wobei
diese Nut 14 B sodann mittels einer spiralförmigen Deck- oder
Kappenplatte 22 gemäß Fig. 7 verschlossen wird. Das Ver
stärkungsgefäß kann auch aus nichtrostendem Stahl gegossen
werden. In diesem Fall kann eine noch höhere Maßgenauigkeit
sowohl des Verstärkungsgefäßes als auch der gesamten supra
leitenden Spulenanordnung erzielt werden. Darüber hinaus
kann die Oberfläche dieser Anordnung zur Vermeidung einer
Beschädigung der Isolierschicht geglättet werden. Gemäß
Fig. 8 kann die Anordnung auch so getroffen sein, daß
mehrere ringförmige Gefäßelemente, die mittels maschineller
(spanabhebender) Bearbeitung konzentrisch zueinander aus
gebildet worden sind, in zwei oder mehr Sektorsegmente
19 und 20 geteilt und die Sektorsegmente 19 mit den Segmenten
20 verbunden werden, deren Durchmesser von denen des Sektor
segments bzw. der Sektorsegmente 19 verschieden sind, um
damit ein wendel- oder schlangenförmiges Verstärkungsgefäß
24 auszubilden.
Bei der beschriebenen supraleitenden Spulenanordnung gemäß
der Erfindung kann die Mantelröhre eine solche Haltbarkeit
ohne Beständigkeit aufweisen, daß sie der erzeugten elektro
magnetischen Kraft sowie dem beim Löschvorgang auftretenden
Innendruck zu widerstehen vermag, wobei die Wand der Mantel
röhre aufgrund des Vorhandenseins des Verstärkungsgefäßes
dünner ausgebildet sein kann. Infolgedessen kann die
Mantelröhre unter Vermeidung einer Verformung einfacher
verarbeitet werden. Außerdem wird während der Verarbeitung,
d. h. Formung, der Mantelröhre keine unerwünschte oder un
zulässige Kraft auf die supraleitenden Drähte ausgeübt,
so daß ein Bruch derselben vermieden wird. Das verwendete
Verstärkungsgefäß kann durch maschinelle (spanabhebende)
Bearbeitung zu einer Wendel (oder Spirale) geformt werden.
Diese Wendel (oder Spirale) kann somit mit hoher Maßge
nauigkeit gefertigt werden. Darüber hinaus wird hierdurch
eine Beschädigung der Isolierschicht vermieden, weil das
Verstärkungsgefäß im Zuge der maschinellen Bearbeitung
geglättet wird.
Claims (13)
1. Supraleitende Spulenanordnung, umfassend
supraleitende Spulen-Drähte (12),
Mantelröhren (oder Hüllrohre) (14) mit jeweils einem Hohlraum, durch den die supraleitenden Spulen-Drähte (12) verlaufen (verlegt sind) und der als Durchgang zum Hindurchströmenlassen eines Kühlmittels dient,
ein spiralförmiges Verstärkungsgefäß oder -gehäuse (15) zur Aufnahme der Mantelröhre (14) zwecks Verstärkung oder Versteifung derselben und
ein erstes, die Außenfläche des Verstärkungsgefäßes (14) umhüllendes Isolierelement (15) zum Isolieren der einander benachbarten Abschnitte des Verstärkungs gefäßes,
dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkungsgefäß (14) ein erstes, spiralförmig verlaufendes Gefäßsegment (14-1) mit einer Nut oder Ausnehmung sowie mit langgestreckten Flächen oder Längsflächen, die in der Verlaufsrichtung des Gefäß segments (14-1) ausgebildet sind, und ein die Nut des Gefäßsegments (14-1) verschließendes Element (14-2, 22) aufweist und daß das Schließelement (14-2, 22) an den Längsflächen des Gefäßsegments (14-1) montiert und zur Bildung des Verstärkungsgefäßes (14) damit verschweißt ist.
supraleitende Spulen-Drähte (12),
Mantelröhren (oder Hüllrohre) (14) mit jeweils einem Hohlraum, durch den die supraleitenden Spulen-Drähte (12) verlaufen (verlegt sind) und der als Durchgang zum Hindurchströmenlassen eines Kühlmittels dient,
ein spiralförmiges Verstärkungsgefäß oder -gehäuse (15) zur Aufnahme der Mantelröhre (14) zwecks Verstärkung oder Versteifung derselben und
ein erstes, die Außenfläche des Verstärkungsgefäßes (14) umhüllendes Isolierelement (15) zum Isolieren der einander benachbarten Abschnitte des Verstärkungs gefäßes,
dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkungsgefäß (14) ein erstes, spiralförmig verlaufendes Gefäßsegment (14-1) mit einer Nut oder Ausnehmung sowie mit langgestreckten Flächen oder Längsflächen, die in der Verlaufsrichtung des Gefäß segments (14-1) ausgebildet sind, und ein die Nut des Gefäßsegments (14-1) verschließendes Element (14-2, 22) aufweist und daß das Schließelement (14-2, 22) an den Längsflächen des Gefäßsegments (14-1) montiert und zur Bildung des Verstärkungsgefäßes (14) damit verschweißt ist.
2. Spulenanordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch
ein zweites, um das erste Isolierelement (15) herumge
wickeltes Isolierelement (16) zum Isolieren des Ver
stärkungsgefäßes (14).
3. Spulenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Verstärkungsgefäß (14) durch Gießen hergestellt
ist.
4. Spulenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Verstärkungsgefäßsegment (14-1) dadurch herge
stellt worden ist, daß mehrere zueinander konzentrische
Ringe längs einer durch deren Zentrum (Zentren) ver
laufenden Linie zu zwei oder mehr Sektorsegmenten (19,
20) unterteilt und die Sektorelemente (19) der einen
Gruppe mit denen (20) der anderen Gruppe, die von den
Durchmessern der Sektorsegmente (19) der einen Gruppe
verschiedene Durchmesser aufweisen, zur Bildung einer
spiraligen Spule verbunden worden sind.
5. Spulenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Schließelement (14-2, 22) als spiralförmiger
Streifen ausgebildet ist.
6. Spulenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Schließelement (14-2, 22) als zweites Gefäß
(14-2) eines im wesentlichen U-förmigen Querschnitts,
das in einer Spiralform verläuft und mit einer Nut
oder Ausnehmung (14 B) sowie in Verlaufsrichtung des
zweiten Gefäßes ausgebildeten langgestreckten Flächen
oder Längsflächen (14 A) versehen ist, ausgebildet ist
und daß erstes und zweites Gefäß (14-1, 14-2) zur Bil
dung des Verstärkungsgefäßes (14) an ihren Längsflächen
(14 A) miteinander verschweißt sind.
7. Verfahren zur Herstellung einer supraleitenden Spulen
anordnung, dadurch gekennzeichnet, daß
eine spiralförmige Mantelröhre (11) geformt wird, die einen Hohlraum(abschnitt) aufweist, durch den supra leitende Spulen-Drähte (12) verlaufen und der als Durchgang zum Hindurchströmenlassen eines Kühlmittels dient,
ein erstes, spiralförmig verlaufendes Gefäßsegment (14-1) geformt wird, das mit einer Nut oder Ausnehmung (14 B) und in der Verlaufsrichtung des ersten Gefäß segment (14-1) ausgebildeten langgestreckten Flächen oder Längsflächen (14 A) versehen ist,
ein Element (14-2, 22) zum Verschließen der Nut (14 B) des Gefäßsegments (14-1) angefertigt wird,
die spiralförmige Mantelröhre (11) in die Nut (14 B) des ersten Gefäßsegments (14-1) eingesetzt, das Schließelement (14-2, 22) an den Längsflächen (14 A) des Gefäßsegments (14-1) montiert oder angebracht und beide Bauteile miteinander verschweißt werden, um das zur Verstärkung oder Versteifung der Mantelröhre (11) dienende Verstärkungsgefäß (14) zu formen, und
die Außenfläche des Verstärkungsgefäßes (14) mit einem ersten Isolierelement (15) umwickelt wird.
eine spiralförmige Mantelröhre (11) geformt wird, die einen Hohlraum(abschnitt) aufweist, durch den supra leitende Spulen-Drähte (12) verlaufen und der als Durchgang zum Hindurchströmenlassen eines Kühlmittels dient,
ein erstes, spiralförmig verlaufendes Gefäßsegment (14-1) geformt wird, das mit einer Nut oder Ausnehmung (14 B) und in der Verlaufsrichtung des ersten Gefäß segment (14-1) ausgebildeten langgestreckten Flächen oder Längsflächen (14 A) versehen ist,
ein Element (14-2, 22) zum Verschließen der Nut (14 B) des Gefäßsegments (14-1) angefertigt wird,
die spiralförmige Mantelröhre (11) in die Nut (14 B) des ersten Gefäßsegments (14-1) eingesetzt, das Schließelement (14-2, 22) an den Längsflächen (14 A) des Gefäßsegments (14-1) montiert oder angebracht und beide Bauteile miteinander verschweißt werden, um das zur Verstärkung oder Versteifung der Mantelröhre (11) dienende Verstärkungsgefäß (14) zu formen, und
die Außenfläche des Verstärkungsgefäßes (14) mit einem ersten Isolierelement (15) umwickelt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
das mit dem ersten Isolierelement (15) umwickelte
Verstärkungsgefäß (14) mit einem zweiten Isolierelement
(16) zum Isolieren des Verstärkungsgefäßes (14) gegen
über der Außenseite umwickelt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
das Gefäßsegment (14-1) durch Gießen geformt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
im Gefäßsegment-Formungsschritt ein Metallblock zur
Ausbildung des Gefäßsegments (14-1) (spanabhebend)
bearbeitet bzw. gefräst (cutting) wird.
11. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
im Gefäßsegment-Formungsschritt mehrere zueinander
konzentrische Ringe längs einer durch deren Zentrum
(Zentren) verlaufenden Linie zu zwei oder mehr Sektor
segmenten (19, 20) unterteilt und die Sektorsegmente
(19) der einen Gruppe mit denen der anderen (20) Gruppe,
die von den Sektorsegmenten (19) der einen Gruppe ver
schiedene Durchmesser aufweisen, zur Bildung des Gefäß
segments (14-1) verbunden werden.
12. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
das Schließelement (14-2, 22) als spiralförmiger Streifen
geformt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
das Schließelement (14-2, 22) als zweites, einen im
wesentlichen U-förmigen Querschnitt aufweisendes und
in einer Spiralform verlaufendes Gefäßsegment (14-2)
ausgebildet wird, das mit einer Nut oder Ausnehmung
(14 B) und in der Verlaufsrichtung des zweiten Gefäß
segments (14-2) verlaufend ausgebildeten langgestreckten
Flächen oder Längsflächen (14 A) versehen ist, und daß
erstes und zweites Gefäßsegment (14-1, 14-2) zur Bildung
des Verstärkungsgefäßes (14) an ihren Längsflächen
(14 A) miteinander verschweißt werden.
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Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9324486B2 (en) | 2013-06-17 | 2016-04-26 | Massachusetts Institute Of Technology | Partial insulation superconducting magnet |
GB201515978D0 (en) | 2015-09-09 | 2015-10-21 | Tokamak Energy Ltd | HTS magnet sections |
US20200279681A1 (en) | 2018-12-27 | 2020-09-03 | Massachusetts Institute Of Technology | Variable-width, spiral-grooved, stacked-plate superconducting magnets and electrically conductive terminal blocks and related construction techniques |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4482878A (en) * | 1981-01-12 | 1984-11-13 | General Dynamics Corporation/Convair Div. | Integrated conductor and coil structure for superconducting coils |
US4595898A (en) * | 1983-05-12 | 1986-06-17 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Compound-superconducting coil |
Family Cites Families (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3527873A (en) * | 1968-12-27 | 1970-09-08 | Atomic Energy Commission | Composite superconducting cable having a porous matrix |
FR2030901A5 (de) * | 1969-02-21 | 1970-11-13 | Inst Plasmaphysik | |
CH601900A5 (de) * | 1975-12-15 | 1978-07-14 | Bbc Brown Boveri & Cie | |
CH592946A5 (de) * | 1975-12-15 | 1977-11-15 | Bbc Brown Boveri & Cie | |
JPS5529135A (en) * | 1978-08-21 | 1980-03-01 | Mitsubishi Electric Corp | Superconductive coil |
US4277768A (en) * | 1978-11-24 | 1981-07-07 | General Dynamics Corporation | Superconducting magnetic coil |
CH641290A5 (de) * | 1978-12-22 | 1984-02-15 | Bbc Brown Boveri & Cie | Verfahren zur herstellung einer supraleiterspule und nach diesem verfahren hergestellte spule. |
DE2901333C2 (de) * | 1979-01-15 | 1983-06-23 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Verfahren zum forcierten Kühlen einer supraleitenden Magnetspulenwicklung |
CH641911A5 (de) * | 1979-06-05 | 1984-03-15 | Bbc Brown Boveri & Cie | Supraleitendes kabel. |
DE3112372A1 (de) * | 1981-03-28 | 1982-10-07 | Kernforschungszentrum Karlsruhe Gmbh, 7500 Karlsruhe | Stabilisierte multifilament-supraleiter aus sproeden, vorreagierten nb(pfeil abwaerts)(pfeil abwaerts)3(pfeil abwaerts)(pfeil abwaerts)sn-filamenten in bronze-matrix |
JPS5990305A (ja) * | 1982-11-16 | 1984-05-24 | 工業技術院長 | 強制冷却型超電導線 |
JPS60182612A (ja) * | 1984-02-29 | 1985-09-18 | 三菱電機株式会社 | 超電導体 |
-
1987
- 1987-12-26 JP JP62330533A patent/JPH0719689B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1988
- 1988-12-23 DE DE3843728A patent/DE3843728A1/de active Granted
-
1991
- 1991-04-15 US US07/684,502 patent/US5122772A/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4482878A (en) * | 1981-01-12 | 1984-11-13 | General Dynamics Corporation/Convair Div. | Integrated conductor and coil structure for superconducting coils |
US4595898A (en) * | 1983-05-12 | 1986-06-17 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Compound-superconducting coil |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
PARMER, J.F., BALDI, R.W., AGARWAL, K.L., SUTTON, R.A., LIGETT, M.W.: Mirror Advanced Reactor Superconducting Magnet Set Design in: Nuclear Eng. and Design/Fusion 3(1986) S. 151-172 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE3843728C2 (de) | 1991-11-28 |
JPH0719689B2 (ja) | 1995-03-06 |
JPH01173604A (ja) | 1989-07-10 |
US5122772A (en) | 1992-06-16 |
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