DE1286166B

DE1286166B - Kryostat fuer Tieftemperaturkabel

Info

Publication number: DE1286166B
Application number: DES104426A
Authority: DE
Inventors: Kafka; Dipl-Ing Klaus-Peter; Parsch; Dipl-Ing Wilhelm
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1966-06-24
Filing date: 1966-06-24
Publication date: 1969-01-02
Also published as: GB1179460A; US3431347A; JPS5140277B1; SE314726B

Description

Ziel dieser Erfindung ist ein Kryostat für Tieftemperaturkabel, der sich aus leicht transportierbaren
Teilen am Verlegungsort zusammenbauen läßt.

Der erfindungsgemäße Kryostat ist dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter aus einem Bodenteil
mit U-förmigem Querschnitt und einem damit verbundenen Deckelteil besteht.

Die Erfindung betrifft einen Kryostaten für Tief- ein Anschluß an Vakuumpumpen vorgesehen. In temperaturkabel (supraleitende oder kryoleitende größeren Abständen ist auch ein Anschluß an Kühl-Kabel), der wenigstens einen rohrförmigen Behälter maschinen vorzusehen. Wie dieser Anschluß ohne zur Aufnahme des Kabels enthält. große Wärmeverluste vorgenommen werden kann,

Bei Tieftemperaturkabeln ist die Wärmeisolation 5 ist ebenfalls an dem Ausführungsbeispiel dargestellt, von besonderer Wichtigkeit, da sie die Leitungs- Die Zuleitungen zu dem Hohlraum des Tiefverluste ausschlaggebend bestimmt. Man hat bisher temperaturkabels und zu den einzelnen Behältern rohrförmige Behälter mit evakuierten Zwischen- sind als konzentrische Rohre 15 bis 18 ausgebildet, räumen vorgesehen, die das Kabel aufnehmen und die in der dargestellten Weise in den betreffenden mit Kühlflüssigkeit beschickt werden. Da Vakuum- io Behältern enden. Die Rohre sind aus thermisch pumpen und Kühlmaschinen aus Wirtschaftlichkeits- schlecht leitendem Material dünner Wandstärke, gründen nur in größeren Abständen, d. h. in Ab- z. B. Neusilber, hergestellt. Wie die Zeichnung erständen von wenigstens einem Kilometer, angeordnet kennen läßt, bestehen die Behälter aus je einem werden können, ist es erforderlich, den Querschnitt Bodenteil 2 a, 3 α bzw. 4 α mit U-förmigem Querder zu evakuierenden Zwischenräume und der Kühl- 15 schnitt und einem damit verbundenen Deckelteil 2 b, kanäle sehr groß zu machen, so daß das Kabel nicht 3 b bzw. 4 b. Die Breite der Deckelteile ist kleiner als mehr auf Kabelrollen transportiert werden kann. die lichte Weite zwischen den Schenkeln des Bodenteils, und der Deckelteil besitzt jeweils einen hochgezogenen Rand 2 c, 3 c bzw. 4 c. Mit diesem ist er 20 mit den betreffenden Schenkeln des Bodenteils verbunden. Im vorliegenden Fall ist eine Schweißverbindung 2d,3d bzw. 4 d gewählt. Da diese am Verlegungsort vorgenommen wird und bei bereits eingelegtem Tieftemperaturkabel, ist der Querschnitt Bei diesem Aufbau können am Verlegungsort die 25 der Schenkel der Bodenteile in Randhöhe der in Transportlängen angelieferten Bodenteile sowie Deckelteile verkleinert. Hierdurch wird eine zu die Deckelteile zusammengesetzt und miteinander starke Erwärmung der Behälterwand beim Schweißen verbunden werden, und schließlich können nach dem vermieden. Die Deckel können zwischen den hoch-Einlegen des Kabels die Deckelteile mit den Boden- gezogenen Rändern nach oben gewölbt sein, so daß teilen verbunden werden. Sind mehrere ineinander- 30 ohne größeren Platzbedarf der freie Pumpquerschnitt liegende Behälter vorgesehen, so lassen sich diese in vergrößert wird.

der gleichen Weise zusammensetzen. Vorzugsweise Um die Wärmedehnung der gekühlten Behälter

ist die Breite des Deckelteils kleiner als die lichte aufzunehmen, können diese entweder in leichten Weite zwischen den Schenkeln des Bodenteils, und Schlangenlinien verlegt oder entweder auf der ganzen es sind am Deckelteil hochgezogene Ränder vorge- 35 Länge oder in bestimmten Abständen auf einer gesehen, die mit den Schenkeln des Bodenteils ver- wissen Länge gewellt werden, wobei auch die Deckel

eine entsprechende Wellung erhalten müssen. Die Dehnung des Kabels selbst kann dadurch aufgenommen werden, daß es in leichten Schlangenlinien 40 in den inneren Behälter eingelegt wird.

Aus F i g. 2 ist die Aufhängung des Tieftemperaturkabels 1 im inneren Behälter 2 ersichtlich. Man erkennt, daß die Haltebänder 10 schräg zur Kabelachse angeordnet sind. Hierdurch wird der Ab-F i g. 2 die Aufhängung des Tief temperaturkabels 45 stand zwischen Stellen unterschiedlichen Temperaturim innersten Behälter des Kryostaten nach Fig. 1. potentials vergrößert und damit der Wärmewider-

Der in F i g. 1 dargestellte Kryostat für ein Tieftemperaturkabel 1 enthält drei rohrförmige Behälter 2,3 und 4, die ineinander angeordnet und
durch Abstandhalter 5 bzw. Haltebänder 6 in ihrer 50
gegenseitigen Lage fixiert sind. Das Tieftemperaturkabel 1 besteht aus einem metallischen Trägerrohr 7,
um das der im Einzelleiter 8 unterteilte Supraleiter
wendelförmig gewunden und von einem Isoliermantel 9 umhüllt ist. Das Tieftemperaturkabel wird 55 legt und dort vakuumdicht verschweißt oder verdurch Haltebänder 10 in der richtigen Lage festge- klebt. Dann wird in den inneren Bodenteil das Tiefhalten. Der Zwischenraum 11 zwischen dem Tieftemperaturkabel und dem innersten Behälter 2 ist
evakuiert und zum Teil mit einer unter dem Namen
»Superisolation« bekanntgewordenen Wärmeisolation 60
12 ausgefüllt. Im Zwischenraum 13 zwischen dem
inneren und dem mittleren Behälter befindet sich
flüssiger Stickstoff als Kühlmittel. Der äußere
Zwischenraum 14 zwischen dem mittleren und dem

äußeren Behälter ist wiederum evakuiert und teilweise 65 z. B. Polyäthylen innerhalb eines Rohres mit Helium mit »Superisolation« angefüllt. Zur Herstellung und oder Kühlgas oder außen um ein solches Rohr ge-Aufrechterhaltung des Vakuums ist in größeren Ab- führt oder gewickelt. Es ist auch vorteilhaft, Starkständen — beispielsweise von je einem Kilometer — strom- und Nachrichtenkabel in einem einzigen

bunden sind. Bei dieser Ausgestaltung ist die Verbindung insofern sehr einfach, weil lediglich von
oben her je zwei parallelliegende Kanten, z. B. durch
Schweißen, miteinander zu verbinden sind.

Die Erfindung wird durch ein Ausführungsbeispiel
an Hand zweier Figuren näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen erfindungsgemäßen Kryostaten im
Querschnitt,

stand erhöht. Im übrigen sollen die Haltebänder aus einem schlecht wärmeleitenden Material, z. B. einer schlecht leitenden Legierung oder Nylon, bestehen. Wie bereits erwähnt, ist es bei dem erfindungsgemäßen Aufbau des Kryostaten möglich, diesen am Verlegungsort zusammenzubauen. Die in Transportlängen angelieferten Bodenteile der rohrförmigen Behälter werden in oder über den Kabelgraben ge-

temperaturkabel eingelegt, und anschließend werden die Deckel vakuumdicht aufgeschweißt oder verklebt.

Die beschriebene Kabelkonstruktion und Verlegungsart kann auch bei supra- oder kryoleitenden Nachrichtenkabeln angewendet werden. Dann werden z. B. verseilte Bündel von Paaren aus Blei, Niob, Niobzirkon usw. mit der jeweiligen Isolierhülle aus

Kryostaten zu führen. Im vorliegenden Fall können im inneren Behälter 2 noch ein oder mehrere Bündel von Leiterpaaren aus Niob, Niobzirkon oder Bleidrähten von 0,1 mm Durchmesser bzw. mit Blei beschichtete Nylonfäden oder hochreines Aluminium von 0,1 bis 0,4 mm Drahtdicke mitgeführt werden. Gegenüber den normalen Nachrichtenkabeln bei Raumtemperatur ergeben sich sehr viel geringere ohmsche Widerstände, eine geringere Dämpfung, eine geringere Kapazität und eine geringere Neben-Sprechkopplung. Auch der Preis ist geringer als bei einem selbständigen Nachrichtenkabel. Will man Starkstromkabel für Wechsel- oder Drehstrom mit Nachrichtenkabeln im selben Kryostaten unterbringen, so empfiehlt es sich, das Starkstromkabel als Koaxialkabel für Hin- und Rückleitung auszubilden. Das gleiche gilt für Gleichstromkabel mit einem großen Oberwellengehalt.

Claims

Patentansprüche: 20

1. Kryostat für Tieftemperaturkabel (supraleitende oder kryoleitende Kabel), der wenigstens einen rohrförmigen Behälter zur Aufnahme des Kabels enthält, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (2) aus einem Bodenteil (la) mit U-förmigem Querschnitt und einem damit verbundenen Deckelteil (2 b) besteht.

2. Kryostat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des Deckelteils kleiner als die lichte Weite zwischen den Schenkeln des Bodenteils ist und der Deckelteil einen hochgezogenen Rand (2 c) besitzt, der mit den Schenkeln des Bodenteils verbunden ist.

3. Kryostat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Schenkel des Bodenteils in Randhöhe des Deckelteils verkleinert ist.

4. Kryostat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere ineinanderliegende Behälter (2, 3, 4) vorgesehen sind, von denen der innere wenigstens ein Tieftemperaturkabel (7, 8, 9) enthält und die Zwischenräume mit ringförmigem Querschnitt zwischen den Behältern zur Wärmeisolation (12) bzw. als Aufnahmeraum für ein Kühlmittel (13) dienen.

5. Kryostat nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Tieftemperaturkabel aus einem Trägerrohr (7) besteht, auf oder in das Supra- bzw. Kryoleiter (8) in Form von Drähten oder Bändern nach Art einer vielgängigen Schraube gewickelt sind, und daß der Hohlraum des Trägerrohres als Kühlmittelkanal dient.

6. Kryostat nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Tieftemperaturkabel und gegebenenfalls die inneren rohrförmigen Behälter durch vorzugsweise schräg zur Kabelachse angeordnete schlecht wärmeleitende Haltebänder oder Drähte (10, 6) gehalten sind.

7. Kryostat nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufrechterhaltung des für die Wärmeisolation erforderlichen Vakuums und zur Kühlmittelzufuhr längs des Kabels Anschlußstellen vorgesehen sind, die als Zuleitungen zu den einzelnen Behältern konzentrische Rohre (15,16,17,18) enthalten, welche in den Deckelteilen der Behälter so enden, daß das innerste Rohr im innersten und das äußerste im äußersten Deckelteil endet.

8. Kryostat nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei Steigungen der Kabeltrasse die Anschlußstellen an den jeweils höchsten Punken vorgesehen sind.

9. Kryostat nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die rohrförmigen Behälter zur Aufnahme von Längenänderungen wenigstens an einigen Stellen in Längsrichtung gewellt sind.

10. Kryostat nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Tieftemperaturkabel in leichten Schlangenlinien in den innersten Behälter eingelegt ist und bei mehreren Behältern die inneren in leichten Schlangenlinien in die äußeren Behälter eingelegt sind.

11. Kryostat nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß im innersten Behälter neben wenigstens einem Starkstromkabel auch Nachrichtenübertragungskabel (19) vorgesehen sind.

12. Herstellungsverfahren für einen Kryostaten nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die in Transportlängen angelieferten Bodenteile der rohrförmigen Behälter in oder über den Kabelgraben gelegt und dort vakuumdicht verschweißt oder verklebt werden, daß in den innersten Bodenteil das Tieftemperaturkabel eingelegt und anschließend die Deckel vakuumdicht aufgeschweißt oder verklebt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen