DE2136019A1

DE2136019A1 - Elektrischer leiter

Info

Publication number: DE2136019A1
Application number: DE2136019A
Authority: DE
Inventors: Ullrich Dipl Ing D Hildebrandt
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 1971-07-19
Filing date: 1971-07-19
Publication date: 1973-02-01
Also published as: FR2146395B1; FR2146395A1; GB1387334A; DE2136019B2; ATA624772A; AT329654B

Description

LINDE AKTIENGESELLSCHAFT

(^{H 6}^) H 71/60

Schn/Kp 19. T. 1971

Elektrischer Leiter

Die ,Erfindung betrifft einen Leiter mit einer auf einem Träger angeordneten Schicht aus supraleitendem Material.

In den bekannten supraleitenden Systemen, beispielsweise in Tieftemperatur-Kabeln, sind die zur Übertragung elektrischer Energie dienenden Leiter mit besonderen StUtzelementen befestigt. Die Stutzelemente sind zur Abstützung der Leiter in dem System erforderlich, damit die Leiter sich beim Betrieb des Kabels wegen der hohen Ströme und damit verbundenen hohen Magnetfelder nicht in ihrer Lage verändern, wodurch das System

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j "beschädigt werden kann oder völlig unbrauchbar wird·.

Die Stützelemente beanspruchen jedoch viel Raum in dem supraleitenden System. Dieser Nachteil fällt insbesondere bei Tieftemperaturkabeln ins Gewicht. Derartige Tieftemperaturkabel besitzen den weiteren Nachteil, daJ der Wärmeübergang von den Supraleitern auf 'das Kältemittel gering ist und der Strömungsquerschnitt des vom Kältemittel durchströmten Kanals zu einem großen Teil von den Stützelementen versperrt ist. als muß somit viel Energie zur Förderung des Kältemittels durch das Rohr aufgewendet werden.

Hinzu kommt bei flexiblen Temperatur-Kabeln, daß deren Außendurchmesser aus transporttechnischen Gründen überhaupt begrenzt sind. Der größtmögliche Querschnitt, den ein flexibles Tieftemperaturkabel aufweisen darf, damit es noch auf Trommeln transportiert werden kann, steht nicht allein als Strömungskanal für das Kältemittel, beispielsweise flüssiges Helium, zur Verfügung, sondern es müssen in ihm noch weitere evakuierte und mit wärmeisolierendem Material gefüllte Kanäle, die den mit dem Supraleiter versehenen Kanal umgeben, untergebracht werden können. Ein schwerwiegender Nachteil der bekannten Tieftemperaturkabel besteht somit darin, daß ein großer Anteil des Querschnittes des Strömungskanals für

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Stützelemente freigehalten v/erden muß, weshalb die Querschnitte für das Kältemittel und für die Wärmeisolierung entsprechend verringert werden müssen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Leiter zu entwickeln, bei dem diese Nachteile vermieden sind und mit dem besonders zuverlässig funktionierende, einfach aufgebaute supraleitende Systeme, insbesondere Tieftemperaturkabel, zeit- und kostensparend herstellbar sind.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Träger und die supraleitfähige Schicht ein wellrohrförmiges Bauteil bilden.

Das erfindungsgenäSe 3auteil ist Supraleiter und Stützelement zugleich und besitzt daher mehrere Vorteile. 3in wichtiger Vorteil ist, daß besondere Stützelemente für die Supraleiter nicht mehr - wie bisher - erforderlich sind. Da außerdem das r'ältemittel durch das Innere des wellrohrförmigen Bauteiles oder an der Außenseite entlang geführt werden kann und dabei dessen Viand berührt, ist ein sehr guter thermischer Kontakt zv.ischen dem Kältemittel und der supraleitfähigen Schicht gegeben. Von besonderem Vorteil ist, daß thermische Längenänderung en des erfindungsgemäßen Leiters aufgrund seiner Y.aHunil zu/erlässig ausgeglichen werden. Ferner kann das orfiridurufErreiiiäße 3auteil als Abdichtung des Kälteinittelraumos

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gegen andere Räume· in einem supraleitenden System dienen. Außerdem ist es biegsam, so daß es als Bauteil eines in seiner Gesamtheit flexiblen und damit „auitrommelbaren Kabels eingesetzt werden kann.

Der erfindungsgemäße Leiter hat den weiteren Vorteil, daß er mehrfach, z.B. in konzentrischer Anordnung, bei geringem Zigenquerschnitt, in einem supraleitenden System verwendet werden kann. Zweckmäßigerweise ist die V/ellentiefe des WeIlrohrförmigen Bauteiles klein im Vergleich zu seinem Durchmesser, damit sein Strömungswiderstand für das Kältemittel gering ist. Der wichtige Vorteil der Biegsamkeit des wellrohrförmigen Bauteiles bleibt daher erhalten.

Srfindungsgemäß ist die supraleitfähige Schicht auf der inneren und/oder äußeren Oberfläche des Trägers aufgebracht. Das Aufbringen kann beispielsweise galvanisch oder durch Bedampfen geschehen.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften AusfUhrungsform der ürfindung ist die supraleitfähige Schicht in der Wand des Trägers eingelagert. Besteht der Träger aus einem Material normaler elektrischer Leitfähigkeit, so kann er mit der eingelagerten.supraleitfähigen Schicht zu einem stabilisierten

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Supraleiter ausgebildet sein. Bei einem derartigen stabilisierten Supraleiter übernehmen die der supraleitfähigen Schicht feenachbartgrij SöEiiialleitenden Schichten die Leitung des elektrischen Stromes dann, wenn die Supraleitfähigkeit, beispielsweise durch mangelhafte Kühlung, verlorengeht.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung des Gegenstandes der Erfindung ist die supraleltfähige Schicht als eines oder mehrere Bänder ausgebildet. Da diese supraleitfähigen Bänder, die im Vergleich zum Umfang des wellrohrförmigen Bauteiles schmal sind, auf dem Träger formschlüssig befestigt sind, ist ein guter Wärmeübergang von den Supraleitern auf den Träger und das Kältemittel gegeben. Von Vorteil gegenüber dem Bekannten ist auch, daß bei dieser Anordnung die Bänder nicht beweglich sind. Die supraleitenden Bänder können parallel zur Achse des wellrohrförmigen Bauteiles oder auch wendelförmig um dieses herum befestigt sein.

Auch bei dieser Anordnung kann, wie bei den zuvor beschriebenen Anordnungen, die supraleitfählge Schicht als ein oder mehrere stabilisierte supraleitfähige Bänder ausgebildet und beispielsweise auf dem Träger befestigt sein.

Zweckmäßig sind die Bänder mit dem Träger durch Löten, Schweißen, Plattieren oder Kleben verbunden. Insbesondere

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gestattet das Löten die Herstellung einer gut wärmeleitenden Verbindung über die Breite der Bänder, da ein zwischen den Bändern und dem Träger vorhandener Zwischenraum mit Lot' ausgefüllt werden kann.

Die supraleitenden Bänder sind zweckmäßig mit ihren Breitseiten am Träger befestigt. Bei einer derartigen Anordnung der Bänder besitzt das erfindungsgemäße wellrohrförmige Bauteil einen geringen Matertalquerschnitt und beansprucht ' somit wenig Platz in dem supraleitenden System. Ss kann jedoch, insbesondere beikurzen Strb'mungskanälen, auch günstig soin, wenn die Bänder mit ihren Schmalseiten auf dem Träger befestigt sind.

Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung besitzt das wellwohrförmige Bauteil öffnungen in seinen Wänden. Diese Ausführung eignet sich insbesondere für supraleitende Systeme, bei denen das wellrohrförmige Bauteil mit einer elektrisch ) isolierenden Schicht umgeben ist, die zur Erhöhung ihrer Isolationsfähigkeit von einem Kältemittel durchtränkt werden muß. Insbesondere bei Verwendung supraleitender Bänder sind die öffnungen zweckmäßigerweise an von supraleitfähigen Schichten freien Stellen des Trägers angeordnet, damit der Querschnitt der supraleitenden Bänder durch die öffnungen

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nicht geschmälert wird.

Der erfindungsgemäße Supraleiter wird zweckmäßigerweise derart hergestellt, daß eine supraleitfählge Schicht auf einem als Blechband ausgebildeten Träger aufgebracht wird, das Blechband zu einem Rohr gebogen, verschweißt und das Rohr zusammen mit der supraleitfähigen Schicht gewellt wird. Gemäß einer einfachen und somit kostensparenden Abwandlung dieses Verfahrens wird die supraleitfähige Schicht auf einem Rohr als Träger befestigt und das Rohr mit der supraleitfähigen Schicht gewellt.

Zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Leiters, der ein stabilisierter Supraleiter ist, wird zweckmäßig ein bandförmiger stabilisierter Supraleiter zu einem Wellrohr geformt. Dabei können auch mehrere bandförmige stabilisierte Supraleiter an ihren Schmalseiten zu einem Band zusammengefügt werden, dessen Breite dem Umfang des herzustellenden wellrohrförmigen Bauteiles entspricht und das zu einem Wellrohr ausgebildet wird.

V/eitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand der in den Figuren 1-3 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele beschrieben.

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Es zeigt:

Flg. 1 einen Leiter in einem Querschnitt parallel zur Längsachse des wellrohrförmigen Bauteiles;

Fig. 2 einen weiteren Leiter in einem -Querschnitt parallel zur Längsachse des wellrohrförmigen Bauteiles;

Fig. j5 das wellrohrförmige Bauteil nach Fig. 2 in einerr. Querschnitt senkrecht zu seiner Längsachse.

In Fig. 1 ist ein Leiter dargestellt, der als stabilisierter Supraleiter ausgebildet ist. Somit ist eine gewellte supraleitfähige Schicht 2 in die Wand eines gewellten Trägers 1, der normale elektrische Leitfähigkeit besitzt, lückenlos eingelagert. Des wellrohrförmige Bauteil ist mit Öffnungen versehen. Somit kann ein das wellrohrförmige Bauteil durchströmendes Kältemittel durch die Öffnungen 4 austreten und eine elektrisch isolierende Schicht 6, die den Leiter umgibt, durchtränken.

In Fig. 2 ist ein erfindungsgemäßer Supraleiter mit einem Träger 3 dargestellt, der ein Wellrohr, beispielsweise aus rietall oder Kunststoff ist. Auf der äußeren Oberfläche des Trägers J5 ist eine supraleitfähige Schicht 2 in Form von

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Bändern 5 formschlüssig aufgebracht. Der Träger 3 ist in den Bereichen zwischen den supraleitfähigen Bändern 5 mit öffnungen 4 versehen.

Fig. 3 zeigt vier stabilisierte supraleitende Bänder 5* auf dem Träger 3 befestigt sind. Die Längsachsen der Bänder verlaufen parallel zur Längsachse des Trägers 3 und sind in gleichen Abständen auf dessen äußerem Umfang angeordnet, wobei ihre Breitseiten auf der Oberfläche des Trägers 3 aufliegen. In den Zwischenräumen zwischen den Bändern 5 sind in dem Träger 3 öffnungen 4 angebracht.

14 Patentansprüche
1 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche

1./Leiter mit einer auf einem Träger angeordneten Schicht aus supraleitfähigen] Material, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (1,3) und die supraleitfähige Schicht (2) ein wellrohrförmiges Bauteil bilden.

2. Leiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die supraleitfähige Schicht (2) auf der inneren und/oder äußeren Oberfläche des Trägers (3) aufgebracht ist.

3. Leiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

die supraleitfähige Schicht (2) in der Wand des Trägers (l) eingelagert ist.

4. Leiter nach einem der Ansprüche 1 bis "*>, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (1,3) aus elektrisch normalleitfähigem Material besteht.

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.11. LINDE AKTIENGESELLSCHAFT

5. Leiter nach einem der Ansprüche 1 -4, dadurch gekennzeichnet, daß die supraleitfähige Schicht (2) als ein oder mehrere Bänder (5) ausgebildet ißt.

6. Leiter nach einem der Ansprüche 1,2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die supraleitfähige Schicht (2) als ein oder mehrere stabilisierte supraleitfähige Bänder (5) ausgebildet ist.

7. Leiter nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bänder (5) durch Löten, Schweißen, Plattieren oder Kleben mit dem Träger (1,3) verbunden sind.

ü. Leiter nach einem der Ansprüche 5-7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bänder (5) mit ihren Breitseiten auf dem Träger (1,3) befestigt sind.

9. Leiter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch Öffnungen (4*) in der Wand des wellrohrförmigen Bauteiles.-

10. Leiter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die öffnungen (4) an von supraleitfähigen Schichten (2,5) freien Stellen des Trägers (3) angeordnet sind.

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11. Verfahren zur Herstellung eines Leiters nach ainem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine supraleitfähige Schicht (2,5) auf einem als Blechband ausgebildeten Träger (l,j5) aufgebracht wird, das Blechband zu einem Rohr gebogen, verschweißt und das Rohr zusammen mit der supraleitfähigen Schicht (2,5) gewellt wird.

12. Verfahren zur Herstellung eines Supraleiters nach einem der Ansprüche lbislO, dadurch gekennzeichnet, daß die supraleitfähige Schicht (2,5) auf einem Rohr als Träger (1,3) befestigt und das Rohr mit der supraleitfähigen Schicht (2,5) gewellt wird.

IJ). Verfahren zur Herstellung eines Leiters nach Anspruch und 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein bandförmiger stabilisierter Supraleiter zu einem wellrohrförmigen Bauteil geformt wird.

14. Verfahren nach Anspruch IJ, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere bandförmige stabilisierte Supraleiter an ihren Schmalseiten zu einem Band zusammengefügt werden, dessen Breite dem Umfang des herzustellenden wellrohrförmigen Bauteiles entspricht, und das Band zu einem Wellrohr ausgebildet wird.

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