EP0563237B1 - Tiefkühlbarer elektrischer hohlleiter - Google Patents

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EP0563237B1
EP0563237B1 EP92902604A EP92902604A EP0563237B1 EP 0563237 B1 EP0563237 B1 EP 0563237B1 EP 92902604 A EP92902604 A EP 92902604A EP 92902604 A EP92902604 A EP 92902604A EP 0563237 B1 EP0563237 B1 EP 0563237B1
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hollow conductor
gas
conductor
hollow
waveguide
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Edwin Schmidt
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B1/00—Compression machines, plants or systems with non-reversible cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G1/00—Hot gas positive-displacement engine plants
    • F02G1/04—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type
    • F02G1/043—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type the engine being operated by expansion and contraction of a mass of working gas which is heated and cooled in one of a plurality of constantly communicating expansible chambers, e.g. Stirling cycle type engines
    • F02G1/053—Component parts or details
    • F02G1/055—Heaters or coolers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B27/00—Machines, plants or systems, using particular sources of energy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F6/00—Superconducting magnets; Superconducting coils
    • H01F6/06—Coils, e.g. winding, insulating, terminating or casing arrangements therefor
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02—Induction heating
    • H05B6/36—Coil arrangements
    • H05B6/42—Cooling of coils
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G2254/00—Heat inputs
    • F02G2254/45—Heat inputs by electric heating

Definitions

  • the invention relates to a freezable electrical waveguide with a connection for introducing cryogenic gases in the liquid or gaseous phase and an outlet for this. It also relates to a method for using such a waveguide.
  • a flexible low-temperature cable is known from DE-OS 20 11 217, which is used for the transmission of AC is used.
  • a hose element corresponding to the present invention is provided which has perforations along its length and over its entire circumference for the escape of cooling gases.
  • a flexible conductor layer made of metal strands is wound onto this hose element in a form-fitting manner.
  • this invention is based on another object, namely to provide a particularly flexible cable of the type mentioned.
  • the invention is based on the object of avoiding the disadvantages of the aforementioned waveguides and methods and of creating a waveguide over the entire length of which a uniform low-temperature distribution can be ensured. This is also said to be an economical, effective one Perform cooling of the waveguide with a simple structure. Furthermore, methods for using such a waveguide according to the invention are to be specified.
  • a waveguide of the type mentioned at the outset in that the waveguide is designed as an induction coil for induction furnaces for heating, keeping warm or melting metallic material; that the outer diameter of the hose element is smaller than the inner diameter of the waveguide; that the waveguide has passages in its wall for the escape of the gas and that it is provided with a casing which leaves an annular gap to the waveguide and collects and discharges the gas emerging from the waveguide.
  • the hose element or the hose elements designed in this way causes the desired uniform distribution of the coolant introduced in the gaseous or liquid phase and thus uniform cooling of the waveguide. This reliably prevents annoying temperature jumps on the conductor.
  • the outer diameter of the hose element is smaller than the inner diameter of the waveguide, there is thus a distance between the outer surface of the hose elements and the inner surface of the waveguide.
  • the spacing of the surfaces mentioned can be promoted by spacing cams.
  • the passages can be designed as through holes that are provided in the wall of the waveguide or they can result between cable strands or wires if the waveguide is composed of such.
  • the cooling of the waveguide can also be promoted from the outside by means of a jacket which collects and discharges the gas emerging from the waveguide. The gas trapped in the jacket can in the derived in each case desired way or used for a further use.
  • Such waveguides are generally suitable for carrying current wherever high currents are used.
  • the waveguide can have a round or angular cross section.
  • the hose element according to the invention can be designed such that it extends through the entire waveguide and is connected at one end to a gas connection and is shut off at the other end.
  • two hose elements each starting from one end of the waveguide, the added lengths of which are adapted to the length of the waveguide and which are each connected to a gas connection. It is also possible to work with only one hose element which extends through the entire waveguide and is connected to a gas connection at both ends.
  • the perforations of the hose elements may help that the perforations of the hose elements have a larger cross section with increasing distance from the gas connection and / or that the perforations of the hose elements have a smaller distance from one another with increasing distance from the gas connection .
  • the waveguide according to the invention can also be designed so that it has a wavy profile in cross section. In this way, channels extending in the longitudinal direction of the waveguide are created for guiding and distributing the coolant emerging from a hose element.
  • the waveguide according to the invention can also be designed so that the waveguide as a whole in a casing is arranged, which collects and discharges the gas emerging from the waveguide. It may be expedient, instead of sheathing the conductor, to accommodate the entirety of the waveguide, however this may be shaped, in a housing and to collect the gas escaping from the waveguide and to carry it on in the desired manner.
  • the cryogenic gas causes the waveguide to be cooled externally.
  • the waveguide according to the invention can also be designed such that a recooling device is provided for the gas emerging from the jacket or the jacket housing. This reduces the gas requirement.
  • the waveguide according to the invention can be designed as a coil; however, it can also be accommodated in grooves of yokes arranged around a crucible.
  • the waveguide according to the invention is provided as an induction coil for induction furnaces for heating, keeping warm or melting metallic material.
  • the waveguide according to the invention can be used in a wide variety of applications for generating electrical magnetic fields. He can e.g. They are used in particle accelerators, magnetic resonance tomographs in magnetohydrodynamics, plasma electricity, in nuclear fusion reactors and in the construction of magnets.
  • the waveguide can be operated in such a way that liquid nitrogen or liquid helium is circulated via a gas cold condenser for cooling purposes and fed to the hose element.
  • a gas cold condenser for cooling purposes and fed to the hose element.
  • the waveguide according to the invention can also be operated so that liquid nitrogen or liquid helium a liquid gas container is supplied to the hose element. This requires a relatively small amount of construction.
  • the waveguide according to the invention can be operated in such a way that a pressure-liquefied gas is circulated for cooling purposes and fed to the hose element, in particular considering the use of freon and ammonia.
  • FIG. 1 shows an electrical waveguide 1 which is shaped into an induction coil and has a lower end 2 and an upper end 3. Electrical connections 4 are provided at the two ends 2, 3.
  • a hose element 5 which consists of polytetrafluoroethylene (PTFE) and whose outer diameter is smaller than the inner diameter of the waveguide 1 provided with passages 6a.
  • the hose element 5 is provided with fine perforations 6 within the waveguide 1.
  • the two ends of the hose element 5 are connected to a metering device 7, which is also connected to a gas container, not shown.
  • the waveguide 1 is seated in a tubular casing 8, which leaves an annular gap to the waveguide 1 free.
  • the sheathing 8 is placed at both ends of a connector 9 on a connector 9, which can be connected via connections 11 to a gas line, not shown.
  • a connector 12 is also shown, which can be connected to the interior of the casing 8 on the one hand and the gas line on the other.
  • gas in the liquid or gaseous phase preferably nitrogen in the liquid phase
  • gas in the liquid or gaseous phase is introduced simultaneously via both ends of the hose element 5. It then exits through the perforations in the waveguide 1 and finally arrives in the sheathing 8. Intensive cooling of the waveguide 1 takes place from the inside, which is supported by the gas that has entered the sheathing 8.
  • the coolant which is then in gaseous form, cools the connected, associated elements in addition to the conductor.
  • the gas then finally passes through a gas line to the outside or to a cooler, not shown, which can be a gas cold liquefier.
  • FIG. 2 differs from that of FIG. 1 essentially only in that the induction coil formed by the waveguide 1 is housed overall in a jacket housing 12 which has a connection 13 for the discharge of the gas. Electrical connections 4 are provided at the ends of the waveguide 1.
  • a connector 14 sits on each end of the waveguide 1, which seals the cavity of the waveguide 1, but thereby allows the ends of the hose element 5 to exit, as is also the case for the connector 10 of the embodiment according to FIG.
  • FIG. 3 shows a crucible 15 which is surrounded by an insulating film 16.
  • Yokes 17 are arranged in a basket-like manner as a support corset around the crucible 15. These yokes 17 are provided on the side facing the crucible 15 with grooves 18 in which there is a perforated waveguide 19 in which a hose element 5 is seated in the manner described above.
  • the waveguide 19 is embedded in a permeable filling material 20.
  • the yokes 17 run parallel to the axis of the crucible 15.
  • the grooves 18 and the waveguides 19 located therein accordingly run with the integrated hose elements 5. These are each connected at their lower end to a ring line, not shown, through which the individual hose elements 5 are cryogenic Gas is supplied in the liquid or gaseous phase. This gas can after the exit from the waveguide 19 at the upper end of the grooves 18 can be absorbed by means of a discharge connection 21.
  • FIG. 4 shows a cross section through a waveguide 22 which has a corrugated design. This embodiment ensures that trough-shaped free spaces inevitably result between a hose element and the waveguide 22 and between this waveguide and a casing, in which the gas can flow in the liquid or gaseous phase.
  • FIG. 5 shows a waveguide 23, which is formed from cable strands, filaments or wires, which form an overall permeable structure. This waveguide 23 therefore does not require separate through holes for the gas to exit the waveguide 23.
  • the perforations of the waveguide 1 can have different passage cross sections and distances from one another.

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Description

  • Die Erfindung betrifft einen tiefkühlbaren elektrischen Hohlleiter mit einem Anschluß zur Einführung von tiefkalten Gasen in flüssiger oder gasförmiger Phase und einem Auslaß für diese. Sie betrifft ferner ein Verfahren zur Anwendung eines solchen Hohlleiters.
  • Es ist bekannt, daß durch die Tiefkühlung eines elektrischen Leiters dessen elektrischer Widerstand abgesenkt werden kann. Diese Absenkung des Widerstandes beträgt beispielsweise bei Kupfermaterial pro Grad-Celsius Temperaturabsenkung dieses Materials 0,4 %. Bei gleicher Nutzleistung kann folglich die Stromstärke entsprechend reduziert werden. Da die Ohm'schen Verluste, also die Stromverbrauchswärme, sich mit dem Quadrat der Stromstärke erhöhen, bewirkt eine Verringerung der Stromstärke eine entsprechend überproportionale Verringerung der abzuleitenden Stromverbrauchswärme. So führt z.B. eine Halbierung der Stromstärke dazu, daß nur noch ein Viertel der Stromverbrauchswärme abzuführen ist.
  • Es ist bekannt (DE-OS 22 60 322, DE-PS 11 67 979 und US-PS 18 17 247) die aufgrund Ohm'scher Verluste auftretende Wärme bei elektrischen Hohlleitern dadurch abzuführen, daß diese Leiter von einem Kühlmittel durchströmt werden. Aufgrund seiner hohen Wärmekapazität kommt als Kühlmittel insbesondere Wasser in Betracht. Damit ist aber ein Tiefkühleffekt mit einer relevanten Absenkung des elektrischen Widerstandes des Leiters nicht möglich.
  • Daneben ist aus der DE-OS 20 11 217 ein flexibles Tiefsttemperatur-Kabel bekannt, das zur übertragung von Wechselstrom dient. Bei diesem Kabel ist ein der vorliegenden Erfindung entsprechendes Schlauchelement vorgesehen, das entlang seiner Länge und auf seinem gesamten Umfang Perforationen zum Austritt von Kühlgasen aufweist. Auf dieses Schlauchelement ist eine flexible Leiterschicht aus Metallitzen formschlüssig aufgewickelt. Zusätzlich befinden sich auf dieser Leiterschicht eine flexible Röhre aus gewickeltem Isoliermaterial sowie Mittel zur Abdichtung der äußeren Oberflächen dieser Röhre gegen den Austritt der Kühlgase. Allerdings liegt dieser Erfindung eine andere Aufgabe zugrunde, nämlich ein insbesondere flexibles Kabel der genannten Gattung bereitzustellen. Da bei diesem Kabel zwischen dem Schlauchelement und dem elektrischen Leiter kein Zwischenraum vorgesehen ist, wird mit diesem Kabel die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe nicht gelöst. Darüber hinaus ist es aus dieser Druckschrift überhaupt nicht bekannt, ein Kabel der genannten Gattung als Hohlleiter beim Betrieb von Induktionsöfen einzusetzen.
  • Es ist ferner bereits bekannt, ("Kernfusion, Forschung und Entwicklung", Kernforschungszentrum Karlsruhe, Jahrg. 91, Seite 57 bis 62) tiefkalt verflüssigte Gase mit tiefkaltem Versiedungseffekt in ein Hohlleiterende einzusprühen und diese in Gasphase am anderen Ende des Hohlleiters wieder abzuführen. Nachteilig ist dabei, daß vorwiegend nur im Einsprühbereich Tieftemperaturen entstehen, da in diesem Bereich durch das Versieden der verflüssigten Gase Tieftemperaturen erreicht werden, während im nachfolgenden Bereich des Hohlleiters lediglich die verflüchtigte Gasphase wirksam sein kann, die volumenbezogen ein beträchtlich geringeres Kältepotential aufweist.
  • Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der vorgenannten Hohlleiter und Verfahren zu vermeiden und einen Hohlleiter zu schaffen, über dessen gesamte Länge eine gleichmäßige Tieftemperaturverteilung sichergestellt werden kann. Dies soll zudem zu einer wirtschaftlichen, effektiven Kühlung des Hohlleiters bei einfachem Aufbau führen. Ferner sollen Verfahren zur erfindungsgemäßen Anwendung eines solchen Hohlleiters angegeben werden.
  • Diese Aufgabe wird bei einem Hohlleiter der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Hohlleiter als Induktionsspule für Induktionsöfen zum Erwärmen, Warmhalten oder Schmelzen von metallischem Gut ausgebildet ist; daß der Außendurchmesser des Schlauchelements kleiner ist als der Innendurchmesser des Hohlleiters; daß der Hohlleiter in seiner Wandung Durchlässe zum Austreten des Gases aufweist und daß er mit einer Ummantelung versehen ist, die einen Ringspalt zum Hohlleiter freiläßt und das aus dem Hohlleiter austretende Gas sammelt und abführt. Das so ausgeführte Schlauchelement bzw. die Schlauchelemente bewirkt(en) die gewünschte gleichmäßige Verteilung des in gasförmiger oder flüssiger Phase eingebrachten Kühlmittels und damit eine gleichmäßige Kühlung des Hohlleiters. Störende Temperatursprünge an dem Leiter werden dadurch zuverlässig verhindert. Aufgrund einer Ausgestaltung derart, daß der Außendurchmesser des Schlauchelements kleiner ist als der Innendurchmesser des Hohlleiters, ergibt sich somit ein Abstand zwischen der Außenfläche der Schlauchelemente und der Innenfläche des Hohlleiters. Damit wird eine gleichmäßige Verteilung des Kühlmittels gefördert. Der Abstand der genannten Flächen kann durch Abstandsnocken gefördert werden. Aufgrund der zum Austreten des Gases bestimmten Durchlässe in der Wandung des Hohlleiters ergibt sich eine die gleichmäßige Verteilung fördernde Führung des Kühlmittels. Die Durchlässe können dabei als Durchtrittslöcher ausgebildet sein, die gezielt in der Wandung des Hohlleiters vorgesehen werden oder aber sie können sich zwischen Kabellitzen oder - adern ergeben, wenn der Hohlleiter aus solchen zusammengestellt ist. Mittels einer Ummantelung, die das aus dem Hohlleiter austretende Gas sammelt und abführt, kann die Kühlung des Hohlleiters auch von außen her gefördert werden. Das in der Ummantelung aufgefangene Gas kann in der jeweils gewünschten Weise abgeleitet oder einer weiteren Verwendung zugeführt werden.
  • Derartige Hohlleiter sind grundsätzlich überall dort zur Stromführung geeignet, wo mit hohen Stromstärken gearbeitet wird.
  • Der Hohlleiter kann dabei einen runden oder eckigen Querschnitt haben.
  • Das erfindungsgemäße Schlauchelement kann so ausgebildet sein, daß es durch den gesamtem Hohlleiter hindurchreicht und an einem Ende an einen Gasanschluß angeschlossen und an seinem anderen Ende abgesperrt ist. Es können aber auch zwei Schlauchelemente jeweils von einem Ende des Hohlleiters ausgehend angeordnet sein, deren addierte Längen der Länge des Hohlleiters angepaßt und die jeweils an einen Gasanschluß angeschlossen sind. Es kann auch mit nur einem Schlauchelement gearbeitet werden, das durch den gesamten Hohlleiter hindurchreicht und an seinen beiden Enden an einen Gasanschluß angeschlossen ist.
  • Zur Verbesserung des gleichmäßigen Austritts des Gases in flüssiger oder gasförmiger Phase kann es beitragen, daß die Perforationen der Schlauchelemente mit zunehmendem Abstand von dem Gasanschluß einen größeren Querschnitt haben und/oder daß die Perforationen der Schlauchelemente mit zunehmendem Abstand von dem Gasanschluß einen geringeren Abstand voneinander haben.
  • Der erfindungsgemäße Hohlleiter kann ferner so ausgebildet sein, daß er im Querschnitt wellenförmig profiliert ist. Auf diese Weise entstehen in Längsrichtung des Hohlleiters verlaufende Kanäle für die Führung und Verteilung des aus einem Schlauchelement austretenden Kühlmittels.
  • Der erfindungsgemäße Hohlleiter kann ferner so ausgebildet sein, daß der Hohlleiter als Ganzes in einem Mantelgehäuse angeordnet ist, das das aus dem Hohlleiter austretende Gas sammelt und abführt. Es kann zweckmäßig sein, statt einer Ummantelung des Leiters die Gesamtheit des Hohlleiters, wie dieser auch immer geformt sein mag, in einem Gehäuse unterzubringen und darin das aus dem Hohlleiter austretende Gas aufzufangen und in gewünschter Weise weiterzuführen. Auch hier bewirkt das tiefkalte Gas eine Außenkühlung des Hohlleiters.
  • Der erfindungsgemäße Hohlleiter kann ferner so ausgebildet sein, daß eine Rückkühlvorrichtung für das aus der Ummantelung oder dem Mantelgehäuse austretende Gas vorgesehen ist. Dadurch wird der erforderliche Gasbedarf reduziert.
  • Der erfindungsgemäße Hohlleiter kann als Spule ausgebildet sein; er kann aber auch in Nuten von um einen Schmelztiegel herum angeordneten Jochen untergebracht sein.
  • Der erfindungsgemäße Hohlleiter ist als Induktionsspule für Induktionsöfen zum Erwärmen, Warmhalten oder Schmelzen von metallischem Gut vorgesehen.
  • Im übrigen kann der erfindungsgemäße Hohlleiter in den verschiedensten Anwendungen zum Erzeugen elektrischer Magnetfelder angewendet werden. Er kann z.B. Verwendung finden in Teilchenbeschleunigern, Kernpintomographen in der Magnetohydrodynamik, der Plasma-Elektrizität, in Kernfusionsreaktoren sowie beim Bau von Magneten.
  • Erfindungsgemäß kann der Hohlleiter so betrieben werden, daß flüssiger Stickstoff oder flüssiges Helium über einen Gas-Kaltverflüssiger in Kreislauf geführt zur Kühlung dem Schlauchelement zugeführt wird. Eine solche Führung im Kreislauf senkt die Kosten für das Kühlmittel.
  • Der erfindungsgemäße Hohlleiter kann ferner so betrieben werden, daß flüssiger Stickstoff oder flüssiges Helium aus einem Flüssiggasbehälter dem Schlauchelement zugeführt wird. Dies erfordert einen relativ geringen baulichen Aufwand.
  • Weiter kann der erfindungsgemäße Hohlleiter so betrieben werden, daß ein druckverflüssigtes Gas im Kreislauf geführt zur Kühlung dem Schlauchelement zugeführt wird, wobei insbesondere an die Benutzung von Freon und Ammoniak zu denken ist.
  • Im folgenden Teil der Beschreibung werden einige Ausfuhrungsformen des erfindungsgemäßen Hohlleiters anhand von Zeichnungen beschrieben. Es zeigt:
    • Fig.1
    eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hohlleiters als Induktionsspule mit perforiertem Schlauchelement und einer den Hohlleiter umschließenden Ummantelung.
    Fig.2
    eine der Fig.1 ähnliche Ausführungsform, bei der der als Induktionsspule ausgebildete Hohlleiter insgesamt in einem Mantelgehäuse untergebracht ist.
    Fig.3
    einen Schnitt durch einen normal zur Achse verlaufenden Tiegel mit umgebenden Jochen, in denen Nuten zur Aufnahme es Hohlleiters vorgesehen sind,
    Fig.4
    einen Schnitt durch einen Hohlleiter mit wellenartig geformten Querschnitt und
    Fig.5
    einen aus Kabellitzen gebildeten Hohlleiter mit Schlauch.
  • Fig.1 zeigt einen zu einer Induktionsspule getormten elektrischen Hohlleiter 1 mit einem unteren Ende 2 und einem oberen Ende 3. An den beiden Enden 2, 3 sind Elektroanschlüsse 4 vorgesehen. In dem Hohlleiter 1 befindet sich ein Schlauchelement 5, das aus Polytetrafluorethylen (PTFE) besteht und dessen Außendurchmesser geringer ist als der Innendurchmesser des mit Durchlässen 6a versehenen Hohlleiters 1. Das Schlauchelement 5 ist innerhalb des Hohlleiters 1 mit feinen Perforationen 6 versehen. Die beiden Enden des Schlauchelements 5 sind an eine Dosiereinrichtung 7 angeschlossen, die zudem an einen nicht dargestellten Gasbehälter angeschlossen ist.
  • Der Hohlleiter 1 sitzt in einer rohrförmigen Ummantelung 8, die einen Ringspalt zum Hohlleiter 1 frei läßt. Die Ummantelung 8 ist an ihren beiden Enden Jeweils auf einen Stutzen 9 ein Anschlußstück 10 aufgesetzt, das über Anschlüsse 11 an eine nicht dargestellte Gasleitung angeschlossen werden Kann.
  • In Fig.1 ist ferner ein Anschlußstück 12 dargestellt, das mit dem Innenraum der Ummantelung 8 einerseits und der Gasleitung andererseits verbunden werden kann.
  • Bei der Ausführung gemäß Fig.1 wird Gas in flüssiger oder gasförmiger Phase, bevorzugt Stickstoff in flüssiger Phase, über beide Enden des Schlauchelements 5 gleichzeitig eingeleitet. Es tritt dann durch die Perforationen in den Hohlleiter 1 aus und gelangt schließlich in die Ummantelung 8. Dabei erfolgt eine intensive Kühlung des Hohlleiters 1 von seinem Inneren her, die durch das in die Ummantelung 8 eingetretene Gas unterstützt wird. Das dann gasförmig vorliegende Kühlmittel kühlt neben dem Leiter noch die angeschlossenen, zugehörigen Elemente. Das Gas gelangt dann schließlich über eine Gasleitung ins Freie oder zu einem nicht dargestellten Kühler, der ein Gas-Kaltverflüssiger sein kann.
  • Die in Fig.2 dargestellte Ausführung unterscheidet sich von der nach Fig.1 im wesentlichen nur darin, daß die von dem Hohlleiter 1 gebildete Induktionsspule insgesamt in einem Mantelgehäuse 12 untergebracht ist, das einen Anschluß 13 für die Ableitung des Gases aufweist. An den Enden des Hohlleiters 1 sind Elektroanschlüsse 4 vorgesehen. Zudem sitzt auf jedem Ende des Hohlleiters 1 ein Anschlußstück 14, welches den Hohlraum des Hohlleiters 1 dichtend abschließt, dabei aber den Austritt der Enden des Schlauchelements 5 gestattet, wie dies auch für das Anschlußstück 10 der Ausbildung nach Fig.1 zutrifft.
  • Fig.3 zeigt einen Tiegel 15, der mit einer Isolierfolie 16 umgeben ist. Joche 17 sind korbartig als Stützkorsett um den Tiegel 15 herum angeordnet. Diese Joche 17 sind auf der dem Tiegel 15 zugewandten Seite mit Nuten 18 versehen, in denen sich ein perforierter Hohlleiter 19 befindet, in dem in der zuvor beschriebenen Weise ein Schlauchelement 5 sitzt. Der Hohlleiter 19 ist dabei jeweils in einen permeablen Füllstoft 20 eingebettet.
  • Die Joche 17 verlaufen parallel zur Achse des Tiegels 15. Auch die Nuten 18 und die darin liegenden Hohlleiter 19 verlaufen dementsprechena mit den integrierten Schlauchelementen 5. Diese sind an ihrem unteren Ende jeweils an eine nicht dargestellte Ringleitung angeschlossen, durch die den einzelnen Schlauchelementen 5 tiefkaltes Gas in flüssiger oder gasförmiger Phase zugeführt wird. Dieses Gas kann nach dem Austreten aus dem Hohlleiter 19 am oberen Ende der Nuten 18 mittels eines Abführanschlusses 21 aufgefangen werden.
  • Fig.4 zeigt einen Querschnitt durch einen Hohlleiter 22, der eine gewellte Ausführung hat. Diese Ausführung stellt sicher, daß sich zwischen einem Schlauchelement und dem Hohlleiter 22 sowie zwischen diesem Hohlleiter und einer Ummantelung zwangsläufig rinnenförmige Freiräume ergeben, in denen das Gas in flüssiger oder gasförmiger Phase strömen kann.
  • Fig.5 zeigt einen Hohlleiter 23, der aus Kabellitzen, Filamenten oder Adern gebildet ist, die insgesamt eine permeable Struktur bilden. Dieser Hohlleiter 23 erfordert deshalb keine gesonderten Durchtrittslöcher für den Austritt des Gases aus dem Hohlleiter 23.
  • Die Perforationen des Hohlleiters 1 können unterschiedliche Durchtrittsquerschnitte und Abstände voneinander haben.

Claims (10)

  1. Tiefkühlbarer elektrischer Hohlleiter mit einem Anschluß zur Einführung von tiefkalten Gasen in flüssiger oder gasförmiger Phase und einem Auslaß für diese, wobei mindestens ein Schlauchelement (5;24) in dem Hohlleiter (1;19;22;23) angeordnet, an einen Gasanschluß angeschlossen und mit Perforationen (6) zum Austritt der Gase versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlleiter (1;19;22;23) als Induktionsspule für Induktionsöfen zum Erwärmen, Warmhalten oder Schmelzen von metallischem Gut ausgebildet ist; daß der Außendurchmesser des Schlauchelements (5;24) kleiner ist als der Innendurchmesser des Hohlleiters (1;19;22;23); daß der Hohlleiter in seiner Wandung Durchlässe (6a) zum Austreten des Gases aufweist und daß er mit einer Ummantelung (8) versehen ist, die einen Ringspalt zum Hohlleiter freiläßt und das aus dem Hohlleiter (1;19;22;23) austretende Gas sammelt und abführt.
  2. Hohlleiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nur ein Schlauchelement (5;24) vorgesehen ist, welches durch den gesamten Hohlleiter (1;19;22;23) hindurchreicht und an einem Ende an einen Gasanschluß angeschlossen und an seinem anderen Ende abgesperrt ist.
  3. Hohlleiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Schlauchelemente (5;24) jeweils von einem Ende des Hohlleiters (1;19;22;23) ausgehend angeordnet sind, deren addierte Längen der Länge des Hohlleiters (1;19;22;23) angepaßt sind und die jeweils an einen Gasanschluß angeschlossen sind.
  4. Hohlleiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nur ein Schlauchelement (5;24) in dem Hohlleiter (1;19;22;23) angeordnet ist, das durch den gesamten Hohlleiter (1;19;22;23) hindurchreicht und an seinen beiden Enden an einen Gasanschluß angeschlossen ist.
  5. Hohlleiter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Perforationen (6) der Schlauchelemente (5;24) mit zunehmendem Abstand von dem Gasanschluß einen größeren Querschnitt haben.
  6. Hohlleiter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Perforationen (6) der Schlauchelemente (5;24) mit zunehmendem Abstand von dem Gasanschluß einen geringeren Abstand voneinander haben.
  7. Hohlleiter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er im Querschnitt wellenförmig profiliert ist.
  8. Hohlleiter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er als Ganzes in einem Mantelgehäuse (12) angeordnet ist, das das aus dem Hohlleiter (1;19;22;23) austretende Gas sammelt und abführt.
  9. Hohlleiter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Rückkühlvorrichtung für das aus der Ummantelung (8) oder dem Mantelgehäuse (12) austretende Gas vorgesehen ist.
  10. Hohlleiter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er in Nuten von um einen Schmelztiegel herum angeordneten Jochen untergebracht ist.
EP92902604A 1990-12-22 1991-12-18 Tiefkühlbarer elektrischer hohlleiter Expired - Lifetime EP0563237B1 (de)

Applications Claiming Priority (5)

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