CN100444488C - 低温电缆的终端构件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低温电缆的终端构件，具有通过柔性导体(5)彼此耦合的低温电缆端部(1)和电线端部(10)。相应地，可吸收由于低温电缆和电线的热膨胀和热收缩所引发的端部三维方向上的任何移动，并能确保充足的载流容量。

Description

低温电缆的终端构件

技术领域

本发明涉及一种如超导电缆的低温电缆的终端构件，并尤其涉及这样一种构件，该构件用于将低温电缆的一个端部耦合到与外部电流系统相连接的电线的一个端部上，所述电流系统处于室温下。

背景技术

常规传导电缆使其垂直升高到常规传导电缆的纵向上的端部以线性连接于延伸到外部电流系统的电线的一个端部上。

对于低温电缆，所述低温电缆在例如用液氮冷却时热收缩，而在如由于某种意外引起所述电缆温度升高的情况下，电缆热膨胀。在这些情况下，低温电缆的端部在电缆的纵向上设置。因此，所述端部设置有阻碍电缆在纵向上移动的阻塞部件(blocking part)。相应地，低温电缆的端部被线性连接到常规导体上并随后连接到与其垂直设置的电线端部相连接，从而形成一个L形接头(joint)。

由于用例如液氮冷却时引起热收缩，以及由于电流流过其中而产生热量引起的热膨胀等，电线的端部也沿电线的纵向设置。在此情况中，接头部分会断裂，从而导致整个系统可靠性的受损。

例如，日本公开专利申请No.8-265956披露了吸收(absorbing)低温电缆热收缩和热膨胀的方法。根据这个方法，低温电缆的端部被制得可以移动，并且该端部按照低温电缆的热收缩和热膨胀量滑动，从而吸收热收缩和热膨胀量。

特别地，这种低温电缆的端部包括：用于在低温电缆的纵向滑动所述端部的机构，以及用于测量低温电缆例如由于其热收缩而引起的任何改变的装置，该端部根据所述测量结果滑动。更特别地，用于在低温电缆的纵向上滑动所述端部的滑动机构具有位于低温电缆和电线之间的接头部分上的轮子，并且在所述轮子上的该接头部分沿轨道相应地移动。

可是，上述方法需要用于在电缆纵向上滑动低温电缆端部的装置，即，例如轮子和轨道，以及用于测量例如由电缆热收缩引起电缆的任何改变的装置。因此，这种结构复杂，并且需要根据测量结果在电缆纵向上滑动所述端部的额外操作，从而导致如可靠性恶化以及增加制造和保养成本的这样一些问题。并产生其他问题，因为电线也沿电缆的纵向滑动，在电线和外部电流系统之间的连接器部分承受例如由于沿电缆纵向滑动引起的压力。

另外，上述方法旨在吸收低温电缆在纵向上的热收缩和热膨胀，而并非旨在吸收电线纵向上的任何位移。因此，该方法不能解决由于电线纵向上的任意位移所引起的接点或连接器部分断裂的问题，以及所造成的对整个系统可靠性损害的问题。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种低温电缆的终端构件，其能够吸收由于低温电缆及电线的热收缩和热膨胀所造成的三维方向上的移动，并确保充足的载流容量，而没有上述复杂的构件和特殊的操作。

根据本发明的第一方面，为了获得上述目的，低温电缆和电线通过柔性导体相互耦合。

具体的说，根据本发明的第一方面，提供了一种低温电缆的终端构件，该构件使得低温电缆的一个端部和电线的一个端部通过柔性导体相互耦合。因此，所述柔性导体可以吸收低温电缆的端部在其纵向上的任何移动，并适应三维方向上的任何偏差。

根据本发明的第二方面，连接是使用一种多触点(multi-contact)实现的，以便更有效地吸收电线端部在其纵向上的任何移动。

特别地，根据本发明的第二方面，提供了第一方面的低温电缆的终端构件，其在电线的一个端部上具有导电终端，并且电线的端部和导电终端通过多触点相互连接。

本发明的前述和其他目的、特征、方面和优势，将根据以下结合附图进行的本发明的详细描述变得更加清楚。

附图说明

图1为具体示出根据本发明的低温电缆的终端构件的横截面图。

具体实施方式

通常，常规导体线性连接到低温电缆的一个端部上，在常规导体的前端上还设置有常规导电材料形成的电传导终端(以下称为导电终端)，以便于和电线的一个端部相耦合。在电线的所述端部上也设置有导电终端，以促进耦合。在此，如果低温电缆或电线的端部具有常规导体和导电终端，则术语“端部”是指包含这些常规导体和导电终端的端部。

柔性导体使低温电缆和电线的相应端部相互耦合，并且除了柔性之外，柔性导体还需要具有充足的载流容量特性。满足这些需求的导体的优选实施例为编织线。所述编织线是许多平行的薄金属线的组件。例如，可以使用铜或铝线。

编织线的相应端部分别与低温电缆的端部和电线的端部相连。低温电缆的端部和/或电线的端部设置有(相应的)导电终端，并优选地，导电终端和编织线通过导电终端的铜焊(例如银焊)、锡焊或压接相互连接，以确保连接和大载流容量。所述导电终端具有适于确保充足的载流容量的形状和大小，并且所述导电终端优选由例如铜或铝制成。

如果本发明的低温电缆的终端构件用于传输电功率，则对低温电缆的终端构件施加高电压。那么，如果低温电缆和电线的相应端部之间的耦合段或电线的下游部分具有任何突起部分，则在所述突起部分出现电场聚集并因而超过允许的应力。为此原因，低温电缆端部和电线端部之间的耦合段优选地覆盖有电场衰减屏蔽，通过该屏蔽可以控制电场。

电线例如是一种用于与外部电流系统连接的导体并例如由铜制成。所述电线通常为管形并且例如氮气可在管中流动以用于冷却。而且，对于测量例如电线下部的温度的传感器来说，可以穿过所述管设置一电缆。应注意到，因为电流的集肤效应，在电传导方面，管形导体与实心导体相比并没有显著的不利。

向电线施加大的电压。因此，为了维持与接地部分电绝缘，电线通常覆盖有由绝缘材料制成的套管，并且所述套管覆盖有管状绝缘体(pipeinsulator)。可是，在大多数情况下，电线的下部并没有覆盖电场衰减屏蔽，以便例如与导电终端相连接。在这种情况中，例如，电线所暴露的下部优选地覆盖有电场衰减屏蔽，并在电线下部与如容器或侧壁这样的接地部件之间所形成的空间填充有电绝缘冷却剂，如氮气。优选地，套管由FRP(纤维增强塑料)制成，并更优选地由GFRP(玻璃纤维增强塑料)制成。

如上面所述，电线的端部优选地具有导电终端。而且，电线的端部由于例如电线的热收缩，而沿电线的纵向移动。为了吸收这种移动，电线和导电终端优选地由多触点相互连接。

特别地，所述导电终端具有中空部分，其直径比电线的外径稍大，并且在中空部分中形成预定数量的沟槽或在电线下部的外周上形成预定数量的沟槽。在这些沟槽中插入一个或多个导电弹性体(通常称为复带(multi-band))，并随后将电线的端部插入到导电终端的中空部分中以使它们相互连接。

通过上述多触点连接，可以承载大的电流，并且所述电线端部可在中空部分中滑动，这吸收电线的端部沿电线纵向的移动方面是优选的。

现在给出本发明优选实施例的具体实例。图1示出了与低温电缆一个端部线性连接的常规导体1，以及固定在常规导线1一个端部的导电终端2。在本实施例中，常规导线1插入到导电终端2的中空部分中并通过螺钉3固定到其上。导电终端2的端部4通过锡焊或铜焊与编织线5连接。

连接编织线5、导电终端2和常规导体1的方法并不限于上述方法。例如，导电终端2和常规导体1可通过多触头相互连接。编织线5和导电终端2可通过矩形球拍形(rectangular-racket-shaped)导电终端相互连接，例如，可使用螺钉将编织线5的端部固定该导电终端上。而且，如上面所述，除锡焊和铜焊外，可适当地使用压接。导电终端的压接在不需要银焊或铜焊材料的情况下具有优势。

编织线5的另一端与导电终端7的末端6通过锡焊或铜焊连接，所述末端6设置电线10的端部上。在设置于导电终端7上的中空部分中，插入电线10的端部的下部并用多触点8使其相互连接。

管形电线10覆盖有不锈钢或铝管9。管9的下部形成凸缘11，并且该凸缘11利用螺钉固定在形成于导电终端7上部上的凸缘12上。导电终端2和常规导体1浸入液氮中，并使用这种凸缘结构，以防止液氮泄漏到外部。

管9覆盖有套管13，所述套管进一步覆盖有管绝缘体(未示出)。注意到，电线10的下部没有覆盖套管13并且从该部分向下延伸的部分覆盖有电场衰减屏蔽14。电场衰减屏蔽14为缓和应力的目的而具有不带凸起的圆形。

使用本发明的低温电缆的终端构件，在冷却电缆时发生的电缆热收缩以及由于某种意外在温度上引起电缆增长的情况下所发生的电缆热膨胀，能通过柔性导体的变形予以吸收。因此，即使电缆热收缩或膨胀，所述电缆的端部没有产生，如压力。以这种方式，能阻止例如由于压力所引发的终端构件的断裂，并因此改善系统的可靠性。当柔性导体为编织线时，这种效果被显著增强。

利用本发明的低温电缆的终端构件，可以通过柔性导体的变形吸收在电缆被冷却时出现的电缆的热收缩以及在电缆由于一些意外而温度不得不升高情况下出现的电缆热膨胀。因此，即使电缆热收缩或热膨胀，例如，对电缆的端部不会产生压力。以这种方式，例如可以防止由于压力出现的终端构件断裂，并由此可以提高可靠性。这个效果在柔性导体为编织线时尤为增强。

此外，利用本发明的终端构件，在组装终端构件的过程中，在低温电缆的纵向以及垂直于该纵向的方向上的偏差可以由柔性导体的变形加以吸收。因此，可以获得促进终端构件的组装的其他效果。

而且，因为导电终端被设置在电线的端部，并且电线和导电终端的端部通过多触点相互连接，所以可以吸收由于电线的热收缩或膨胀而引发的在电线纵向上的任何移动。

尽管已对本发明进行了详细的说明和图示，但应该清楚地理解：图示和实施例仅仅为了说明而并不应作为限定，本发明的精神和保护范围仅由所附权利要求书限定。

Claims (6)

1.一种低温电缆的终端构件，包括：

低温电缆端部(1)；

电线端部(10)；以及

具有柔性导体(5)，该柔性导体的一端连接至所述低温电缆端部(1)，另一端连接至所述电线端部(10)，其中

所述柔性导体(5)以U形形状弯折从而沿与所述低温电缆端部(1)的纵向方向相同的方向导引所述柔性导体(5)的所述一端和所述另一端。

2.根据权利要求1所述的低温电缆的终端构件，其中，所述柔性导体(5)为编织线。

3.根据权利要求2所述的低温电缆的终端构件，其中，所述编织线由铜或铝制成。

4.根据权利要求3所述的低温电缆的终端构件，其中，低温电缆端部导电终端(2)设置到所述低温电缆端部(1)上和/或电线端部导电终端(7)设置到所述电线端部(10)上，并且所述导电终端(2、7)和所述编织线通过所述导电终端(2、7)的铜焊、锡焊或压接相互连接。

5.根据权利要求1所述的低温电缆的终端构件，其中，所述低温电缆端部(1)和所述电线端部(10)之间的耦合部分覆盖有电场衰减屏蔽(14)。

6.根据权利要求1所述的低温电缆的终端构件，其中，电线端部导电终端(7)设置到所述电线端部(10)上，并且所述电线端部(10)和所述电线端部导电终端(7)通过多触点(8)相互连接。

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