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DE8804371U1 - Superconducting cable with oxide ceramic high-temperature superconductor material - Google Patents

Superconducting cable with oxide ceramic high-temperature superconductor material

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DE8804371U1
DE8804371U1 DE8804371U DE8804371U DE8804371U1 DE 8804371 U1 DE8804371 U1 DE 8804371U1 DE 8804371 U DE8804371 U DE 8804371U DE 8804371 U DE8804371 U DE 8804371U DE 8804371 U1 DE8804371 U1 DE 8804371U1
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    • Y02E40/60Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment

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  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)

Description

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Siemens Aktiengesellschaft JSiemens AG

(Supraleitendes Kabel mit oxidkeramlschem Hoohtemperatuisupialeiter-Material >(Superconducting cable with oxide ceramic high temperature superconducting material >

Die Neuerung bezieht sich auf ein supraleitendes Kabel mit wenigstens einem starren Innenrohr, in dem mindestens eine supraleitende Leiterader mit einem oxidkeramischen Hochtempe-The innovation relates to a superconducting cable with at least one rigid inner tube in which at least one superconducting conductor core with an oxide ceramic high-temperature

xw lotuisupiaiCiici-natcuiai aiiycuiuiici aouj uao &tgr;&ugr;&igr;&igr; aiiism oni.-sprechenden Kühlmedium gekühlt ist, und das von einem starren Außenrohr umschlossen ist, wobei zwischen dem Innen-und dem Außenrohr ein evakuierter Zwischenraum ausgebildet ist. Ein supraleitendes Kabel mit einem derartigen Rohrsystem ist z.B. in der Veröffentlichung von A.P.Malozeioff et al: "Applications of High Temperature Superconductivity", IBM T.J.Watson Research Center and Massachusetts Institute of Technology, August 1987, angedeutet.xw lotuisupiaiCiici-natcuiai aiiycuiuiici aouj uao &tgr;&ugr;&igr;&igr; aiiism oni.-speaking cooling medium, and which is enclosed by a rigid outer tube, with an evacuated space being formed between the inner and the outer tube. A superconducting cable with such a tube system is indicated, for example, in the publication by A.P.Malozeioff et al: "Applications of High Temperature Superconductivity", IBM T.J.Watson Research Center and Massachusetts Institute of Technology, August 1987.

Zu einer Drehstromübertragung insbesondere auf der gebräuchlichen Spannungsebene von 110 kV werden Kabel gefordert, die für sehr große Leistungen von beispielsweise 1 GVA bei hohen Strömen von z.B. 5 kA ausgelegt sind und bei geringem Platzbedarf gunstige Ubertragungskosten ermöglichen. Entsprechend große Leistungen werden bisher nur mit kunstlich gekühlten ölkabeln oder SFg-Kabeln übertragen.For three-phase current transmission, particularly at the usual voltage level of 110 kV, cables are required that are designed for very high powers of, for example, 1 GVA at high currents of, for example, 5 kA and that enable low transmission costs with a small space requirement. Such high powers have so far only been transmitted using artificially cooled oil cables or SF g cables.

Entwickelt, jedoch aus wirtschaftlichen Gründen noch nicht eingesetzt, wurden auch supraleitende Hochleistungskabel mit Flüssighelium-Kühlung und Hochvakuumisolation (vgl* z.B. Beitrag von G.Bögfier in BNätö Advanced Study institutes Series", Series B: Physics, Vol. 21: "Superconductor Applications··, Plenum Press, New York 1977, Chapter 20, Abschnitt V: "Superconducting Cables", Seiten 672-717). Entsprechende Kabel weisenSuperconducting high-performance cables with liquid helium cooling and high vacuum insulation have also been developed, but not yet used for economic reasons (cf. e.g. contribution by G. Bögfier in B Nätö Advanced Study institutes Series", Series B: Physics, Vol. 21: "Superconductor Applications··, Plenum Press, New York 1977, Chapter 20, Section V: "Superconducting Cables", pages 672-717). Such cables have

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SIm 2 Hag / 6.6.198a.SIm 2 Hag / 6.6.198a.

jeweils ein Innenrohr auf, in dem mindestens eine supraleitende Leiterader angeordnet ist. Diese Leiterader muß von flüssigem Helium (LHe) gekühlt werden, das innerhalb dieses Irvnenrohres geführt wird. Das Innenrohr wird deshalb vielfach auch als Helium(He)-Rohr bezeichnet. Dieses He-Rohr ist von einem vakuumdichten Außenrohr umschlossen, wobei zur thermischen Isolation der zwischen dem Innen- und dem Außenrohr befindliche Zwischenraum evakuiert ist. Als Material für das Außenrohr ist im allgemeinen Stahl vorgesehen. Außerdem ist ineach have an inner tube in which at least one superconducting conductor wire is arranged. This conductor wire must be cooled by liquid helium (LHe) which is guided inside this inner tube. The inner tube is therefore often referred to as a helium (He) tube. This He tube is enclosed by a vacuum-tight outer tube, whereby the space between the inner and outer tubes is evacuated for thermal insulation. Steel is generally used as the material for the outer tube. In addition,

tung auf das He-kalte Innenrohr ein gekühlter thermischer Strahlungsschild angeordnet.A cooled thermal radiation shield is arranged on the He-cold inner tube.

Zumindest das He-Rohr eines solchen supraleitenden Kabels muß aus Metall hergestellt werden, weil die äußerst kleinen Heliumatome andere Materialien leicht durchdringen wurden und dann ,1ie Hochvakuumisolation beeinträchtigen könnten. In metallischen Kühlmittelrohren werden aber Wirbelströme induziert, die erhebliche Warme produzieren. Die damit verbundenen Zusatzverluste müssen vom Kühlmedium mit entsprechend großem Aufwand abgeführt werden. Um diese Schwierigkeit zu umgehen, wurden in bekannten supraleitenden Drehstromkabeln stets koaxiale, abgeschirmte Leiteradern verwendet. Ein derartiger koaxialer Aufbau bedingt jedoch mindestens doppelt so viel Supraleitermaterial, wie es für einen einfachen Leiteraufbau erforderlich wäre. Außerdem ist für entsprechende Kabel eine entsprechend angepaßte, unübliche Beschaltungstechnik erforderlich.At least the He tube of such a superconducting cable must be made of metal, because the extremely small helium atoms could easily penetrate other materials and then impair the high vacuum insulation. However, eddy currents are induced in metallic coolant tubes, which produce considerable heat. The associated additional losses must be dissipated by the coolant at a correspondingly great expense. To avoid this difficulty, coaxial, shielded conductor wires were always used in known superconducting three-phase cables. However, such a coaxial structure requires at least twice as much superconducting material as would be required for a simple conductor structure. In addition, an appropriately adapted, unusual wiring technology is required for such cables.

Seit etwa Anfang 1987 sind supraleitende Materialien bekannt, deren Sprungteroperatur T so hoch ist, daß sie nicht mehr mit flüssigem Helium (LHe) von etwa 4 K zu kühlen sind, sondern bei denen eine Kühlung mit flüssigem Stickstoff (LN2) genügt. Bei diesen Materialien handelt es sich um spezielle Metalloxide wie z.B. auf Basis des Stoffsystems Y-Ba-Cu-O (vgl. z.B. "Euro-35 Since the beginning of 1987, superconducting materials have been known whose jump temperature T is so high that they can no longer be cooled with liquid helium (LHe) at about 4 K, but for which cooling with liquid nitrogen (LN 2 ) is sufficient. These materials are special metal oxides, such as those based on the material system Y-Ba-Cu-O (see e.g. "Euro-35

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pyhsics Letters», Vol. 4, No. 2, 15.7.87, Seiten 247 bis 252 und Vol. 4, No. 5, 1.9.87, Seite 637 oder "Physikalische Butter", Bd. 43, Nr. 9, 1987, Seiten 357 bis 363). Filme bzw. dünne Schichten aus diesen Metalloxidverbindungen werden vielfach mit speziellen Bedampfungs- oder Sputterprozessen hergestellt. Hierbei wird auf einem geeigneten Substrat zunächst ein polykristallines oder amorphes Vorprodukt mit den Komponenten des gewählten Stoffsystems abgeschieden, wobei im allgemeinen der Sauerstoffgehalt nicht exakt eingestellt ist. Dieses Vor-Physics Letters», Vol. 4, No. 2, 15.7.87, pages 247 to 252 and Vol. 4, No. 5, 1.9.87, page 637 or "Physical Butter", Vol. 43, No. 9, 1987, pages 357 to 363). Films or thin layers of these metal oxide compounds are often produced using special vapor deposition or sputtering processes. Here, a polycrystalline or amorphous precursor with the components of the selected material system is first deposited on a suitable substrate, whereby the oxygen content is generally not precisely adjusted. This process

au prOuürvu Wx?u SnaCiiixcMCMU m^bbciS SxmST &pgr;&agr;&Ggr;&iacgr;&idiagr;&idiagr;&egr;&mdash; UMU jäücISuCi &igr; &mdash; behandlung in das Material mit der gewünschten supraleitenden Phase überführt. Neben dem genannten Stoffsystem Y-Ba-Cu-O weisen auch andere Stoffsysteme so hohe Sprungtemperaturen auf, daß sie mit LN2 auf ihrer supraleitenden Betriebstemperatur zu halten sind. So sind z.B. Materialien auf Basis des Stoffsystems Bl-Sr-Ca-Cu-O ("Superconducting News Supplement", Vol. 1, No. 3, Februar 1988) oder auf Basis des Stoffsystems Tl-Sr-Ca-Cu-O ("International Conference on High T_ Superconductors and Materials and Mechanisms of Superconductivity", 29.2. - 4.3.1988, Interlaken, CH) oder auf Basis des Stoffsystems La-Sr-Nb-O ("Journal of Low Temperature Physics", Vol. 69t Nos.5/6, 1987, Seiten 451 bis 457 oder "The Japan Times" vom 21.1.1988) bekanntgeworden.au prOuürvu Wx?u SnaCiiixcMCMU m^bbciS SxmST &pgr;&agr;&Ggr;&iacgr;&idiagr;&idiagr;&egr;&mdash; UMU jäücISuCi &igr;&mdash; treatment into the material with the desired superconducting phase. In addition to the material system Y-Ba-Cu-O mentioned, other material systems also have such high transition temperatures that they can be kept at their superconducting operating temperature with LN 2 . For example, materials based on the material system Bl-Sr-Ca-Cu-O ("Superconducting News Supplement", Vol. 1, No. 3, February 1988) or on the material system Tl-Sr-Ca-Cu-O ("International Conference on High T_ Superconductors and Materials and Mechanisms of Superconductivity", 29.2. - 4.3.1988, Interlaken, CH) or on the material system La-Sr-Nb-O ("Journal of Low Temperature Physics", Vol. 69 t Nos.5/6, 1987, pages 451 to 457 or "The Japan Times" from 21.1.1988) have become known.

Alle diese supraleitenden Materialien sind den Oxidkeramiken zuzurechnen, so daß die entsprechenden Hoch-T -Supraleiter vielfach auch als oxidkeramische Supraleiter bezeichnet werden.All of these superconducting materials are classified as oxide ceramics, so that the corresponding high-T superconductors are often also referred to as oxide-ceramic superconductors.

Mit dem eingangs genannten Beitrag von A.P.Malozemoff et al ist vergeschlagen worden, derartige oxidkeramisGhe Supraleiter auch für supraleitende Kabel ("Superconducting Power Transmission Lines-SPTL") vorzusehen. Dabei wird von bekannten Konzepten supraleitender Kabel mit von LHe zu kühlenden Supraleitern ausgegangen. Bei diesen bekannten Konzepten treten aber die er-35 In the article by A.P.Malozemoff et al mentioned at the beginning, it was proposed that such oxide-ceramic superconductors could also be used for superconducting cables ("Superconducting Power Transmission Lines-SPTL"). This is based on known concepts of superconducting cables with superconductors to be cooled by LHe. However, these known concepts have the following disadvantages:

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1 wähnten Probleme hinsichtlich Wirbelströmen, Supraleitermaterialauf want) und Ee.^höitungstechnik auf.1 mentioned problems regarding eddy currents, superconducting material requirements, and welding technology.

Der Neuerung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ausgehend von &iacgr; 5 diesem KabelkcHuept ein supraleitendes Kabel anzugeben, dessen mindestens eine supraleitende Leiterader mit einem bekannten oxidkeramischen Hochtemperatursupraleiter-Material zu erstellen ist. Dieses Kabel soll einen möglichst einfachen Aufbau seiner Rohrsystems und eine an das HochtemperatursupraleiteriHTSL)-The innovation is now based on the task of specifying a superconducting cable based on this cable concept, whose at least one superconducting conductor core is to be made of a known oxide-ceramic high-temperature superconductor material. This cable should have the simplest possible structure of its pipe system and a high-temperature superconductor (HTSC)-

in ».j.j j &mdash; 1 «j. &mdash; i>ili_ IJ- i_~ji~ __»_£2~&igr;&igr;·&igr; a j &igr; &igr; t in ».jj j &mdash; 1 «j. &mdash;i>ili_ IJ- i_~ji~ __»_£2~&igr;&igr;·&igr; aj &igr;&igr; t

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die üei den bekannten Kabeln durch WirbelstrSme in metallischen Rohrteilen hervorgerufenen thermischen Zusatzverluste zumindest weitgehend vermieden werden.the additional thermal losses caused by eddy currents in metallic pipe parts in known cables can be at least largely avoided.

Diese Aufgabe wird gemäß der Neuerung dadurch gelost, daßAccording to the innovation, this task is solved by

zumindest das L'.nenrohr aus einem vakuum- und kühlmitteldichten Kunststoffmaterial besteht.at least the inner tube is made of a vacuum and coolant-tight plastic material.

Mit der Verwendung von einem Innenrohr aus einem elektrisch nicht-leitenden Material werden vorteilhaft Probleme aufgrund von in metallischen Teilen angefachten Wirbelstromen von vornherein ausgeschlossen. Hierfür geeignete KunstScOffmaterialien, die hinsichtlich LN2 kuhlmitteldicht sind, sind allgemein bekannt.
25
By using an inner tube made of an electrically non-conductive material, problems caused by eddy currents generated in metallic parts are eliminated from the outset. Suitable plastic materials that are coolant-tight with regard to LN 2 are generally known.
25

Vorteilhafte Ausgestaltungen des supraleitenden Kabels gehen aus den Unteransprüchan hervor.Advantageous embodiments of the superconducting cable emerge from the subclaims.

Zur weiteren Erläuterung der Neuerung wird nachfolgend auf die 30 schematische Zeichnung Bezug genommen, in deren Figur 1 ein Querschnitt durch ein Rohrsystem eines Kabels veranschaulicht ist. Die Figuren 2 und 3 zeigen jeweils als Längsschnitt eine VerbindungsüiögHenkelt von Teilstucken dieses Rohrsystems. Dabei sind in den Figuren sich entsprechende Teile mit der ^uen 35To further explain the innovation, reference is made to the following schematic drawing, in which Figure 1 shows a cross-section through a cable pipe system. Figures 2 and 3 each show a longitudinal section of a connecting section of parts of this pipe system. In the figures, corresponding parts are marked with the corresponding 35

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Bezugszeichen versehen.reference symbols.

Das supraleitende Kabel nach der Neuerung kann insbesondere als Drehstromkabel ausgelegt sein. Gemäß dem in Figur 1 schematisch gezeigten Querschnitt enthält das entsprechende, allgemein mit 2 bezeichnete Kabel ein Innenrohr 3, das aus einem vakuum- und kühlmitteldichten Kunststoffmaterial besteht. Das Innenrohr 3 ist konzentrisch von einem Außenrohr 4 umschlossen, so daß zwischen den Rohren ein Zwischenraum 5 ausgebildet ist. Als Material fur das Außenrohr kann beispielsweise das Material des Innenrohres gewählt werden. Die beiden Rohre 3 und 4 können insbesondere aus faserverstärktem Kunststoff hergestellt werden. Hierfür sind z.B. Epoxidharze oder Thermoplaste geeignet, die mit Glas-, Keflar- oder Kohlefasern verstärkt sind. Die beiden Rohre 3 und 4 sind mittels thermisch schlecht-leitender Stutzstrukturen in ihrer konzentrischen Lage gehalten. In der Figur ist die Hälfte eines entsprechenden Stutzringes 6 angedeutet. Dieser Stutzring ist so ausgebildet, daß verhältnismäßig lange Wege zwischen den Abstutzungspunkten 7 und 8 an dem Innenrohr 3 bzw. dem Außenrohr 4 ausgebildet sind. In dem aus thermischen Gründen evakuierten Zwischenraum 5 kann sich ferner zur Begrenzung der Wärmeeinleitung auf das Innenrohr 3 eine bekannte mehrschichtige Superisolation 9 befinden. Außerdem kann an der Vakuumseite des Innenrohres 3 ein Sorptionsmittel 10, z.B. Aktivkohle oder Zeolith, angebracht sein, welches im kalten Zustand des Kabels die restlichen Moleküle im Vakuumraum bindet.The superconducting cable according to the innovation can be designed in particular as a three-phase cable. According to the cross-section shown schematically in Figure 1, the corresponding cable, generally designated 2, contains an inner tube 3 which consists of a vacuum and coolant-tight plastic material. The inner tube 3 is concentrically enclosed by an outer tube 4 so that a gap 5 is formed between the tubes. The material of the inner tube can be selected as the material for the outer tube, for example. The two tubes 3 and 4 can in particular be made of fiber-reinforced plastic. Epoxy resins or thermoplastics reinforced with glass, Kevlar or carbon fibers are suitable for this. The two tubes 3 and 4 are held in their concentric position by means of thermally poorly conductive support structures. Half of a corresponding support ring 6 is indicated in the figure. This support ring is designed in such a way that relatively long paths are formed between the support points 7 and 8 on the inner tube 3 and the outer tube 4. In the intermediate space 5 evacuated for thermal reasons, a known multi-layer super insulation 9 can also be located to limit the heat introduction to the inner tube 3. In addition, a sorbent 10, e.g. activated carbon or zeolite, can be attached to the vacuum side of the inner tube 3, which binds the remaining molecules in the vacuum space when the cable is cold.

Innerhalb des Innenrohres 3 sind drei supraleitende Leiterädern 11 bis 13 untergebracht, die in bekannter Weise mit Supraleitern aus einem bekannten HTSL-Material aufgebaut sind. Dieses Material soll eine so hohe Sprungtemperatur &Tgr;&sfgr; haben, daß es mit LN2 zu kühlen 1st. Das Kühlmedium wird dabei durch den Innenraum 14 des Rohres 3 gefordert. Dieser Innenraum wird 33Inside the inner tube 3 there are three superconducting conductor wheels 11 to 13, which are constructed in a known manner with superconductors made of a known HTSL material. This material should have such a high transition temperature ΔT that it can be cooled with LN 2. The cooling medium is fed through the interior 14 of the tube 3. This interior is 33

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auch als Kühlmittelraum bezeichnet. Jede Leiterader enthalt z.B. einen zentralen Stutzkörper 15, um den ein Wickel 16 aus einem bandförmigen Leiter mit dem HTSL-Material gewickelt ist.also referred to as a coolant chamber. Each conductor wire contains, for example, a central support body 15, around which a winding 16 made of a strip-shaped conductor with the HTSL material is wound.

Dieser Leiterwickel 16 ist von einer Isolation 17 umschlossen. Diese Isolation kann beispielsweise so ausgebildet sein, daß sie von dem LN2 getrankt ist.This conductor winding 16 is surrounded by an insulation 17. This insulation can, for example, be designed such that it is impregnated with the LN 2 .

Das Kühlmedium befindet sich z.B. in einem unterkühlten, flussigen Zustand, d.h. im Normalbetrieb ist ein Sieden des Kuhlmediums ausgeschlossen. Beispielsweise wird LN2 mit einer Temperatur von ca. 70 K und einem Absolutdruck von ca. 5 bar in das Innenrohr 3 eingeleitet. Beim Strömen durch das Rohr wird das Kuhlmedium erwärmt und der Druck nimmt ab. Am Ende tritt das Kuhlmedium immer noch unterkühlt aus, z.B. mit einerThe cooling medium is, for example, in a supercooled, liquid state, ie boiling of the cooling medium is impossible in normal operation. For example, LN 2 is introduced into the inner tube 3 at a temperature of approx. 70 K and an absolute pressure of approx. 5 bar. As it flows through the tube, the cooling medium is heated and the pressure decreases. At the end, the cooling medium still exits in a supercooled state, eg with a

Temperatur von ca. 80 K und einem Absolutdruck von ca. 3 bar.Temperature of approx. 80 K and an absolute pressure of approx. 3 bar.

Wie schließlich noch Figur 1 zu entnehmen ist, kann das Außenrohr 4 des supraleitenden Kabels 2 von einer Schutzschicht 18, CIe z.B. aus Bitumen besteht, umhüllt sein. Es lassen sich so mechanische Beschädigungen und ein Eindringen von Wasser vermeiden. Finally, as can be seen from Figure 1, the outer tube 4 of the superconducting cable 2 can be covered by a protective layer 18, consisting for example of bitumen. This way, mechanical damage and the ingress of water can be avoided.

Das die thermische Isolation der supraleitenden Leiteradern 11 bis 13 bzw. des sie umgebenden LN2 gewShrleistende RohrsystemThe pipe system ensuring the thermal insulation of the superconducting conductor wires 11 to 13 and the surrounding LN 2

des supraleitenden Kabels ist in Figur 1 allgemein mit 20 bezeichnet. Dieses Rohrsystem wird vorteilhaft aus vorgefertigten Teilstucken mit Außen- und Innenrohr zusammengesetzt. Ein Verbindungsbereich zwischen zwei derartigen TeilstQcken geht aus Figur 2 hervor. Dabei sind in der Figur nur die bzgl. der Kabelachse A oberen Hälften dieser TeilstGcke 21 und 22 als Längsschnitt veranschaulicht. Wie aus der Figur ersichtlich, ist Jedes Teilstück 21 und 22 so ausgeführt, daß der jvakulerte Raum 5 zwischen dem Außenrohr 4 und dem Innenrohr 3 an den Stirnseiten 23 bzw. 24 vakuumdicht abgeschlossen 1st. Bereitsof the superconducting cable is generally designated 20 in Figure 1. This pipe system is advantageously assembled from prefabricated sections with an outer and inner pipe. A connecting area between two such sections is shown in Figure 2. In the figure, only the upper halves of these sections 21 and 22 with respect to the cable axis A are shown as a longitudinal section. As can be seen from the figure, each section 21 and 22 is designed in such a way that the vacuumed space 5 between the outer pipe 4 and the inner pipe 3 is sealed vacuum-tight at the end faces 23 and 24.

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bei der Herstellung wird dann jedes Teilstuck an einem Evakuierstutzen 25 evakuiert, der anschließend vakuumfest verschlossen wird. Um die Vakuumdichtigkeit der einzelnen Kunststoffteile weiter zu verbessern, können gegebenenfalls in den Außen- und Innenrohr 4 bzw. 3 sowie in den Verbindungsteilen an den Stirnseiten 23 und 24 dünne metallisierte Folien 26 als Diffusionssperren eingearbeitet sein.During production, each part is then evacuated at an evacuation nozzle 25, which is then sealed vacuum-tight. In order to further improve the vacuum tightness of the individual plastic parts, thin metallized films 26 can be incorporated as diffusion barriers in the outer and inner tubes 4 and 3, respectively, as well as in the connecting parts on the end faces 23 and 24.

Die einander zugewandten Stirnseiten 23 und 24 der TeilstückeThe facing end faces 23 and 24 of the sections

21 und 22 des Rohrsystems 20 sind so gestaltet, daß jeweils das eine Etftcie des einen Teilstuckes in das andere Ende des anderen Teilstuckes konzentrisch hineinragt. Auf diese Weise wird erreicht, daß Wärme, die vom warmen Außenrohr 4 zum kalten Innenrohr 3 fließen will, über die konzentrisch ineinanderragenden Rohrteile fließen und dabei einen entsprechend langen Weg überwinden muß. Die Wärmeeinleitung in den LN2-Bereich im Inneren des Innenrohres 3 ist dementsprechend gering. Zwischen den ineinanderragenden Teilen der Teilstucke 21 und 22 an den Stirnseiten 23 und 24 verbleibt ein schmaler Spalt 27. In einem axial verlaufenden Teil dieses Spaltes befindet sich ein Dichtungselement 28, das den kalten Innenraum 14 mit dem LN2 von der Umgebung trennt. Zusätzlich kann der Spalt 27 nach außen hin noch mittels einer rohrförmigen Hülse 29 abgedeckt sein, damit eine Konvektion mit Wärm?transport im Spalt 27 zwischen den beiden Teilstucken 21 und 22 behindert wird. Die Hülse 29 läßt eine gegenseitige axiale Verschiebung der beiden TeilstOcke 21 und 22 zu, d.h., sie ist höchstens mit einem dieser Teilstücke starr verbunden. Jedes der Teilstücke 21 und 22 besitzt außerdem noch eine Vorrichtung 30 zum Dehnungsausgleich, mit der die Längenänderung des Innenrohres 3 beim Abkühlen kompensiert wird. Diese Vorrichtung 30 ist bei der in Figur 2 gezeigten AusfOhrungsform des TeilstQckes 21 in das Außenrohr 4 in der Nähe dessen Stirnseite 23 integriert. Wie schließlich in Figur 2 angedeutet ist, kann der Verbindungsbe-21 and 22 of the pipe system 20 are designed in such a way that one end of each section projects concentrically into the other end of the other section. In this way, heat that wants to flow from the warm outer pipe 4 to the cold inner pipe 3 flows through the concentrically interlocking pipe parts and has to overcome a correspondingly long path. The heat introduction into the LN 2 area inside the inner pipe 3 is correspondingly low. A narrow gap 27 remains between the interlocking parts of the sections 21 and 22 on the end faces 23 and 24. In an axially running part of this gap there is a sealing element 28 that separates the cold interior 14 with the LN 2 from the environment. In addition, the gap 27 can be covered on the outside by means of a tubular sleeve 29 so that convection with heat transport in the gap 27 between the two parts 21 and 22 is prevented. The sleeve 29 allows a mutual axial displacement of the two parts 21 and 22, ie it is rigidly connected to at most one of these parts. Each of the parts 21 and 22 also has a device 30 for expansion compensation, with which the change in length of the inner tube 3 is compensated during cooling. In the embodiment of the part 21 shown in Figure 2, this device 30 is integrated into the outer tube 4 near its front side 23. Finally, as is indicated in Figure 2, the connection can be

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G 88 04 371.1 8 VPA 8*8 G 3127 DEG 88 04 371.1 8 VPA 8*8 G 3127 DE

reich zwischen den beiden Teilstücken 21 und 22 mit einem zylinderformigen Teil 31 zum mechanischen Schutz überbrückt sein.The area between the two sections 21 and 22 must be bridged with a cylindrical part 31 for mechanical protection.

In Figur 3 ist eine weitere Ausbildungsmöglichkeit einer Verbindung zwischen zwei vorgefertigten Teilstücken 33 und 34 eines Rohrsystems gemäß der Neuerung in Figur 2 entsprechender Darstellung angedeutet. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der Ausführungsform nach Figur 2 im wesentlichen nur dadurch, daß auf ein besonderes Dichtungselement in dem zwischen den beiden stirnseitigen Enden dieser Teilstüc^i ausgebildeten Spalt verzichtet wird und lediglich ein abdichtendes Verbindungselement 29 an der Außenseite vorgesehen ist. Außerdem ist bei der dargestellten Ausführungsform die Vorrichtung 30 zum Dehnungsausgleich zwischen dem Außenrohr 4 und dem Innenrohr 3 in das Innenrohr integriert.In Figure 3, a further possible design of a connection between two prefabricated sections 33 and 34 of a pipe system according to the innovation in Figure 2 is indicated. This embodiment differs from the embodiment according to Figure 2 essentially only in that a special sealing element is dispensed with in the gap formed between the two front ends of these sections and only a sealing connecting element 29 is provided on the outside. In addition, in the embodiment shown, the device 30 for compensating for expansion between the outer pipe 4 and the inner pipe 3 is integrated into the inner pipe.

12 Schutzansprüche12 Protection claims

3 Figuren
20
3 figures
20

01 0801 08

* &diams; ti * * ■ 4 4 ** · J 11 ** &diams; ti * * ■ 4 4 ** · J 11 *

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Claims (12)

G 88 04 371.1 9 " VPA 88 G *3127# DE SchutzansprücheG 88 04 371.1 9 " VPA 88 G *3127# DE Protection claims 1. Supraleitendes Kabel mit wenigstens einem starren Innenrohr,1. Superconducting cable with at least one rigid inner tube, - in dem mindestens eine supraleitende Leiterader mit einem- in which at least one superconducting conductor wire is connected to a oxidkeramischen Hochtemperatursupraleiter-Material angeordnetoxide ceramic high temperature superconductor material ist, das von einem entsprechenden Kühlmedium gekühlt ist, undwhich is cooled by an appropriate cooling medium, and - das von einem starren Außenrohr konzentrisch umschlossen ist, wobei zwischen dem Innen- und dem Außenrohr ein evakuierter Zwischenraum ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest das Innenrohr (3) aus einem vakuum- und kühlmitteldichten Kunststoffmaterial besteht.- which is concentrically enclosed by a rigid outer tube, an evacuated intermediate space being formed between the inner and outer tubes, characterized in that at least the inner tube (3) consists of a vacuum and coolant-tight plastic material. 2. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekenn-2. Cable according to claim 1, characterized in zeichnet, daß das Außenrohr (4) aus einem vakuumdichten Kunststoffmaterial besteht.characterized in that the outer tube (4) consists of a vacuum-tight plastic material. 3. Kabel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststoffmaterial ein3. Cable according to claim 1 or 2, characterized in that the plastic material is a Epoxidharz oder ein Thermoplast ist.epoxy resin or a thermoplastic. 4. Kabel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststoffmaterial mit Fasern mechanisch verstärkt ist.4. Cable according to claim 3, characterized in that the plastic material is mechanically reinforced with fibers. 5. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in seine Kunststoffteile Folien (26) zur Erhöhung der Vakuumdichtigkeit eingelassen sind.5. Cable according to one of claims 1 to 4, characterized in that films (26) are embedded in its plastic parts to increase the vacuum tightness. 6. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß in dem evakuierten Zwischenraum (5) eine Superisolation (9) angeordnet ist.6. Cable according to one of claims 1 to 5, characterized in that a super insulation (9) is arranged in the evacuated intermediate space (5). 02 0102 01 II«· MlII«· Ml 3535 lit* ·lit* · G 88 04 371.1 10 VPA 8*8 G 3127* DEG 88 04 371.1 10 VPA 8*8 G 3127* DE 7. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß auf der den evakuierten Zwischenraum (5) begrenzenden Außenseite des Innenrohres (3) Sorptionsmittel (10) aufgebracht sind. 57. Cable according to one of claims 1 to 6, characterized in that sorbents (10) are applied to the outside of the inner tube (3) delimiting the evacuated intermediate space (5). 5 8. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß es aus mehreren vorgefertigten Teilstöeken (21, 22} 33, 34) zusammensetzbar ist.8. Cable according to one of claims 1 to 7, characterized in that it can be assembled from several prefabricated sections (21, 22} 33, 34). 9. Kabel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilstucke (21, 22; 33, ><&diams;) in sich geschlossene evakuierbare Zwischenräume (5) zwischen dem jeweiligen Innen- und Außenrohr (3 bzw. 4) aufweisen.9. Cable according to claim 8, characterized in that the sections (21, 22; 33, ><&diams;) have self-contained, evacuable spaces (5) between the respective inner and outer tubes (3 and 4). 10. Kabel nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß benachbarte Teilstucke (21, 22; 33, 34) an ihren einander zugewandten Stirnseiten (23, 24) ineinandergreifend gestaltet sind, wobei zwischen ihnen ein Spalt (27) ausgebildet ist, der mit mindestens einer Dichtungsvorrichtung (28, 29) verschlossen ist.10. Cable according to claim 8 or 9, characterized in that adjacent sections (21, 22; 33, 34) are designed to engage with one another on their mutually facing end faces (23, 24), a gap (27) being formed between them, which is closed with at least one sealing device (28, 29). 11. Kabel nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt (27) nach dem Zusammensetzen der Teilstucke (21, 22; 33, 34) mittels eines die beiden Teilstücke an ihren Außenrohren (4) verbindenden rohrförmigen Elementes (29) abgedichtet ist.11. Cable according to claim 10, characterized in that the gap (27) is sealed after the parts (21, 22; 33, 34) have been assembled by means of a tubular element (29) connecting the two parts at their outer tubes (4). 12. Kabel r»ch einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenrohr12. Cable according to one of claims 1 to 11, characterized in that the inner tube (3) und/oder das Außenrohr (4) eine vorrichtung (30) zum Dehnungsauügleich enthält.(3) and/or the outer tube (4) contains a device (30) for expansion compensation. 02 0202 02
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