JP4303325B2

JP4303325B2 - 長尺基材用の間隔保持体

Info

Publication number: JP4303325B2
Application number: JP06968198A
Authority: JP
Inventors: クラウスデイーテル・シツプル
Original assignee: ネクサン
Priority date: 1997-03-19
Filing date: 1998-03-19
Publication date: 2009-07-29
Anticipated expiration: 2018-03-19
Also published as: DE59804620D1; EP0866259B1; JPH10267190A; US5996638A; DE19711373A1; EP0866259A2; EP0866259A3

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、長尺すなわち長く伸びる管の内部における長尺基材あるいは基体（substrat）用の間隔保持体あるいはスペーサ（Abstandshalter）、ならびにこのような間隔保持体を有する同軸管システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
本発明は、以下の考えに基づく。すなわち、
低温工学における最適の断熱あるいは熱絶縁は高度の真空における多層フォイル断熱あるいは箔絶縁（Folienisolierung）によって達成される（超断熱）。その際、熱流全体は構成要素Ｑ_Gas、Ｑ_FKおよびＱ_Radを最小にすることによって技術的にこれまで可能な低い値になる。
【０００３】
損失熱流Ｑ_Gasは、断熱空間を真空にすることによって減少する。
【０００４】
例えばＱ_FKの原因となる（verantwortlich）間隔保持体を横切る固体物質の熱ブリッジは、固体接触熱流を最小化することによって構造的に小さくなる。
【０００５】
放射損失Ｑ_Radは、内壁の鏡面化または反射性の高いフォイルの組込みによって減少する。
【０００６】
Ｑ_FKは、可撓性の真空断熱された低温導管の場合に決定的な役割を演ずる。これによって、低温の内管は管路のどの位置においても周囲温度にある外管との直接接触がないので、これまで様々な構造の間隔保持体が差し込まれた。これらには、できるだけ大きな力成分を与えることができなければならないが、同じ質量では熱伝導性が小さいという性質を持たなければならない。知られている間隔保持体は、これら二つの不可欠な目標を同様に良好には達成しないという欠点がある。少ない熱伝達を達成した場合には、機械的負荷力は小さくなり、高い機械的負荷力の場合には、非常に高い熱伝達を負わなければならなかった。
【０００７】
ＤＥ−Ｃ２−２１３６１７６から、二つの同心管からなる管システム、例えば低温で作動する電気ケーブル、あるいは液体または気体の加熱または冷却された液体または気体の媒体を輸送するためのパイプラインが知られており、この内管は、周囲の外管の中に少ない材料からなる間隔保持体によって保持されている。間隔保持体は内管の上に間隔を置いて取り付けられ、外管の内表面に支えられている。間隔保持体は、複数のスリット付きリング（geschlitzten Ringen）からなり、このスリット幅は内管の直径に応じている。各リングのスリット領域には糸状エレメントが固定されている。各リングは、共通の回転軸の周りに巻かれて互いに結合されている。間隔保持体を内管の上に取り付ける場合には、糸状エレメントは部分的に内管の周りに置かれる。外管は、リングから構成された間隔保持体の外周上に支持されている。この構造物では材料の量が非常に少ない。しかしながら、糸状エレメントのリングへの永続的な固着は困難で、この結合は引張り荷重によって離される可能性があるので、この間隔保持体は湾曲あるいは曲げ可能な管システムにはほとんど適しない。このような曲げ可能な管システムでは、曲げる場合に１００００Ｎ以上の引張り荷重および圧縮荷重が発生する可能性があるからである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
したがって本発明は、少ない材料で構成され、これによって良好な断熱性を有し、かつ高い引張り荷重に耐えることができる間隔保持体を提供するという課題に基づくものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この課題は、特許請求の範囲における請求項１に記載の特徴によって解決される。
【００１０】
間隔保持体の他の有利な実施形態は従属請求項に含まれている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明を、図１から図５に概略的に示す実施例によって詳しく説明する。
【００１２】
図１は、好ましくは低温の液体または気体の輸送に適するパイプラインシステムを図示する。あるいは超伝導ケーブルも対象になる。
【００１３】
管システムは、波状金属管（gewellten metallrohr）からなる内管１と、やはり同じく波状金属管からなる外管２とから構成される。内管１は、間隔保持体３によって同心状に外管２に保持されている。間隔保持体３は環状であり、長軸方向に間隔をあけて次々に内管１の上に配置されている。間隔保持体３間の領域は、少なくとも片側が金属蒸着（Metall bedampft）された合成物質からなる複数の層４によって満たされている。内管１と外管２との間の環状空間は真空になっている。
【００１４】
図２は導管の断面図を示す。間隔保持体３として、内管１の上に装着された内環（内側リング）３ａと外管２の内表面に取り付けられた外環（外側リング）３ｂとからなる部材が使用される。内環３ａは、保持エレメント３ｃによって外環３ｂ内に組み込まれ、保持エレメント３ｃは周囲に均一に分布している。保持エレメント３ｃは、支持ボルト３ｄによって内環３ａに固定され、また支持ボルト３ｅによって外環３ｂに固定されている。保持エレメント３ｃは、内環３ａと外環３ｂとの同心配置を確保し、これによって管１と管２との互いの同心配置が確保される。
【００１５】
保持エレメント３ｃは、例えばグラスファイバ、カーボンファイバなど引張り強さが高くて熱伝導性が低い繊維材料、または例えばポリアミド系繊維などの強力合成物質からなる。ファイバは、環形または楕円形に巻き付けられ、ポリエステルまたはエポキシ樹脂などの合成樹脂からなる母材（基質）にはめ込まれた、いわゆるファイバエンドレスエレメント（Faserendloselemente）である。
【００１６】
ファイバの巻数と直径に応じて、熱損失が０．１Ｗで、例えば固定点（支持ボルト３ｄ、３ｅ）の間隔が２５ｍｍの場合に、１０００Ｎ／ｍｍ²以上の引張り強さが達成される。二つの支持ボルト３ｄ、３ｅの間にファイバエンドレスエレメントが挿入されることによって、保持エレメント３ｃへの力の誘導（Krafteinlenkung）が制限なしに可能となる。保持エレメント３ｃは、鏡面化（verspiegelten）された断熱フォイルによる環状空間のほぼ完全な充填が可能なように、管システムの長手方向の長さが非常に小さくなっている。これによって、これまでに知られている質量の大きな負荷容量の高い間隔保持体と比較して、熱損失は大幅に小さくなる。
【００１７】
図３は他の種類の懸架部材を示す。この図では外環３ｂに支持ボルト３ｅが二つしか固定されておらず、これにそれぞれ二つの保持エレメント３ｃが固定されている。
【００１８】
図４は、懸架部材の他の代替例を示す。
【００１９】
図５は、間隔保持体３の拡大図である。
【００２０】
支持ボルト３ｄは、二つの互いに離間したリブ５、６によって支持され、より厳密には、リブ５、６の中のさらに詳しくは図示されていない孔に支持されている。
【００２１】
同じ方法で、支持ボルト３ｅはリブ７、８によって支持されている。
【００２２】
二つの支持ボルト３ｄ、３ｅは、その端部にねじ込み確保部９を備えている。
【００２３】
支持ボルト３ｄ、３ｅの両軸は、支持ボルト３ｄおよび／または３ｅを回す際に、内環３ａとこれに伴って内管１とを外管２に対して正確に同心に配置できるように、保持エレメント３ｃのある位置に偏心（exzentrisch）して形成されている。
【００２４】
波状内管１と波状外管２とを有する前述の導管は非常に可撓性を有しているので、この種類の管は非常に長い形状で製造することができ、電気ケーブルのように輸送ドラムに巻き、敷設することができる。したがって製造上の理由から、間隔保持体３を内管１の横あるいは側面に隙間なく取り付けできることが必要である。
【００２５】
このために、切込みあるいはスリット（Schlitz）が内管１上を伸びており、間隔保持体３が内管１上にのっかって固定されるように寸法決めされた幅を有するスリットを、図示されていない形で内環３ａにも外環３ｂにも設けることができる。
【００２６】
間隔保持体３が二つの半部材によって構成されるという別の一つの可能性があり、この場合これらの半部材は、例えばヒンジ状継手（scharnierartige Verbindung）によって結合されるか、または例えばスナップ機構によって結合されて間隔保持体３になる。
【００２７】
本発明による間隔保持体は、いわゆる超伝導ケーブルに特に適する。この場合、超伝導物質からなる導体が内管１中を通る。
【００２８】
別の一つの有利な適用例として、低温に冷凍された媒体を輸送するための二つの波状金属管からなる同心管システムがある。
【００２９】
このような管システムは、例えば内径１２７ｍｍ、外径１４３ｍｍの内部波状管からなる。外部波状管は、内径２００ｍｍ、外径２２０ｍｍを有する。間隔保持体の間隔は１ｍである。間隔保持体間の空間は、すなわち超断熱材（Superisolierung）（金属蒸着された合成物質フォイルの多層）によって充填され、最終的に排気あるいは真空にされる。このような配置によって、内管の中に液体窒素がある場合に、０．５Ｗ／ｍ管長未満の熱損失が達成された。冷却された内管において曲率半径２．５ｍで管システムを曲げた場合でも、外管内の内管の変移あるいはずれは確認されなかった。
【図面の簡単な説明】
【図１】低温の液体または気体の輸送に適するパイプラインシステムの図である。
【図２】図１に示す導管の断面図である。
【図３】他の種類の懸架部材を示す図である。
【図４】懸架部材のさらに他の代替案を示す図である。
【図５】間隔保持体の拡大図である。
【符号の説明】
１内管
２外管
３間隔保持体
３ａ内環
３ｂ外環
３ｃ保持エレメント
３ｄ、３ｅ支持ボルト
５、６、７、８リブ
９ねじ込み確保部

Claims

低温媒体を輸送する同軸管システムであって、前記同軸管システムは、
（ａ）波状金属内管（１）と、波状金属内管（１）との間に真空の環状空間を形成するように波状金属内管（１）を囲む波状金属外管（２）とを有する長尺基材を有し、前記同軸管システムは、
（ｂ）波状金属内管（１）を取り囲む外径を有する内環（３ａ）と、波状金属外管（２）に取り囲まれた内径を有する外環（３ｂ）とからなる、間隔保持体（３）を有し、外環（３ｂ）の内径が内環（３ａ）の外径よりも大きく、均一に分布するように配置された繊維物質からなる少なくとも三つのスポーク状エレメント（３ｃ）が内環（３ａ）と外環（３ｂ）を結合し、繊維物質からなるエレメントの各々について第１のボルトと第２のボルトが設けられ、第１のボルトは外環（３ｂ）に固定され、第２のボルトは内環（３ａ）に固定されている、同軸管システム。
エレメント（３ｃ）が、樹脂中にはめ込まれた、カーボンファイバとグラスファイバからなるグループから選択されるファイバエンドレスエレメントであることを特徴とする請求項１に記載の同軸管システム。
エレメント（３ｃ）が、環形に巻かれた単一の繊維からなることを特徴とする請求項１に記載の同軸管システム。
エレメント（３ｃ）が、楕円形に巻かれた単一の繊維からなることを特徴とする請求項１に記載の同軸管システム。
内環（３ａ）が、互いに離間した二つのリブ（５、６）を有し、内環の二つのリブは径方向外側を向いて内環に沿って周方向に伸び、外環（３ｂ）が、互いに離間した二つのリブ（７、８）を有し、外環の二つのリブは径方向内側を向いて外環に沿って周方向に伸びており、第１のボルトが、内環の二つのリブに設けられた孔を介して伸び、第２のボルトが、外環の二つのリブに設けられた孔を介して伸びていることを特徴とする請求項１に記載の同軸管システム。
内環（３ａ）および外環（３ｂ）にスリットが設けられており、各スリットは、間隔保持体が基材の側面に取付け可能である寸法の幅を有していることを特徴とする、請求項１に記載の同軸管システム。
間隔保持体（３）が二つに分かれていることを特徴とする、請求項１に記載の同軸管システム。