DE2111515C3 - Superconducting cable, in particular alternating current cable - Google Patents

Description

2. Supraleitendes Kabel nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß das den Innenleiter und das den Außenleiter bildende Hand aus einer supraleitenden und einer elektrisch normallekenden Schicht bestehen, wobei jeweils die supraleitende Schicht dem rohrförmigen Träger zugewandt ist, und daß die Wendeln derart gewickelt sind, daß 3" die Bandkanten der nebeneinanderliegenden Windungen jeder Wendel auch noch nach Abkühlung auf die zur Herbeiführung der Supraleitfähigkeit erforderliche tiefe Betriebstemperatur des Kabels dicht nebeneinanderliegen bzw. einander mit ihren supraleitenden Schichten etwas überlappen.2. Superconducting cable according to claim 1, characterized in that the inner conductor and the hand that forms the outer conductor is made up of a superconducting and an electrically normal-conducting Layer exist, with the superconducting layer facing the tubular carrier, and that the coils are wound such that 3 "are the tape edges of the adjacent turns each helix even after cooling to the point where superconductivity is brought about required low operating temperature of the cable are close to each other or each other with their overlap superconducting layers somewhat.

3. Supraleitendes Kabel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die supraleitende Schicht an einer Bandkante über die normalleitende Schicht übersteht und an der anderen Bandkanle gegenüber der normalleitenden Schicht zurückgesetzt ist.3. Superconducting cable according to claim 2, characterized in that the superconducting Layer protrudes over the normally conductive layer on one tape edge and on the other tape channels is reset compared to the normally conducting layer.

4. Supraleitendes Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der rohrförmige Träger eines Leiterpaarteilstücks aus einem einzigen durchgehenden Stück besteht.4. Superconducting cable according to one of claims 1 to 3, characterized in that the tubular carrier of a conductor pair section consists of a single continuous piece.

5. Supraleitendes Kabel nach einem der Ansprüche I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der rohrförmige Träger aus zwei koaxialen, bei Raumtemperatur biegsamen Kunststoff rohren und einer zwischen diesen Rohren angeordneten mehrlagigen Wicklung aus Kunststoffolien besieht.5. Superconducting cable according to one of claims I to 4, characterized in that the tubular carrier made of two coaxial plastic tubes that are flexible at room temperature and one between these tubes arranged multilayer winding made of plastic films.

(1. Supraleitendes Kabel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kunststoffrohr kühlmitteldicht sind. (1. Superconducting cable according to claim 5, characterized in that the two plastic tubes are coolant-tight.

7. Suparleilendes Kabel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoff rohre aus einem durch Wärmebehandlung \erdichteten Nylongelkcht und die Kunststoffolien aus PoIyäthylciil'aser- oder Polytelralluorälhylenfaserpapier bestehen.7. Suparleilendes cable according to claim 6, characterized in that the plastic tubes made of a nylon bowl made by heat treatment and the plastic foils made of polyethylenic fiber. or Polytelralluorälhylenfaserpapier.

8. Supraleitendes Kabel nach einem der Ansprüche I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der rohrförmige Träger eines Leiterpaarteilstücks aus mehreren aneinandergesetzten, mechanisch ineinandergreifenden Rohrstücken besteht.8. Superconducting cable according to one of claims I to 3, characterized in that the tubular carrier of a conductor pair section made up of several mechanically interlocking ones Pipe pieces consists.

9. Supraleitendes Kabel nach einem der Ansnrüche I bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß an der Stoßslelle zwischen Avei Leiterpiiarteil.stüeken die Enden der rohrförmigen Träger im Außendiirclimesser verringert sind, daß zur Verbindung der rohrförmigen Träger in diese ein Rohrstück eingesteckt ist, 1111 dessen Außenseite die Innenleiter der Leilerpaarteilstüeke miteinander verbunden sind, dull über dieser Verbindungssielle und den im Außendurchmesser verringerten Trägerenden mehrere Isolierstoffhülsen aus Halbrohren übereinander und gegeneinander versetzt angeordnet sind und daß die Außenleiter der Leiterpaarteilstücke außen um diese Isolierstoffhülsen gelegt und miteinander verbunden sind.9. Superconducting cable according to one of Ansnrüche I to 8, characterized in that on the Butt joint between the two ladder parts Ends of the tubular supports in the outer diagonal knife are reduced that to connect the tubular carrier is inserted into this a pipe section, 1111 the outside of which the inner conductor of the Leilerpaarteilstüeke are connected to each other, dull over this connecting sial and the im Outside diameter reduced carrier ends several insulating sleeves made of half-tubes one above the other and are arranged offset from one another and that the outer conductors of the conductor pair sections placed around these insulating sleeves and connected to one another.

10. Supraleitendes Kabel nach Anspruch ^l). dadurch gekennzeichnet, daß das in die rohrförmigen Träger eingesteckte Rohrslück an der Außenseite aus Supraleitermaterial und an der Innenseite aus elektrisch normalieitendem Metal! hesieht und daß das Supraleitermaterial der Innenleiler beider l.dterpaarteilslückc mit der Außenseile des Rohrstiickes verbunden ist.10. Superconducting cable according to claim ^l ). characterized in that the pipe gap inserted into the tubular carrier is made of superconductor material on the outside and of electrically normalized metal on the inside! he sees and that the superconductor material of the inner ropes of both first terpaarteilslückc is connected to the outer ropes of the pipe section.

U. Supraleitendes Kabel nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß an der Verbindungsslelle über den Isolierstoffluilscn eine aus Halbrohren bestehende Hülse aus Supraleitermaterial angeordnet und daß das Supraleitermatcrial der Außenleiter beider Leiterpaarteilstücke mit der Außenseite dieser Hülse verbunden ist.U. Superconducting cable according to claim 9 or 10, characterized in that on the connecting clip A sleeve made of superconductor material consisting of half-tubes over the insulating fluid arranged and that the superconductor material of the outer conductor of both conductor pair sections is connected to the outside of this sleeve.

Die Erfindung betrifft ein supraleitendes Kabel, insbesondere ein supraleitendes Wechselstromkabel, mit wenigstens einem in einem Kühlmittelrohr angeordneten, gegebenenfalls aus vorgefertigten Teilstücken zusammengesetzten, koaxialen Leiterpaar, dessen jeweils rohrförmiger, aus supraleitendem und elektrisch normalleitendem Metall zusammengesetzter Innen- und Außenleiter durch eine Kunststoffisolation voneinander getrennt sind.The invention relates to a superconducting cable, in particular a superconducting alternating current cable, with at least one coaxial conductor pair arranged in a coolant pipe, possibly composed of prefabricated sections, each of which is tubular, composed of superconducting and normally electrically conductive metal Inner and outer conductors are separated from one another by plastic insulation.

Bei supraleitenden Kabeln ist es bekannt, ein oder mehrere rohrförmige koaxiale Leiterpaare in einem K ühlmillelrohr anzuordnen. Beispielsweise kann man bei Drehstromkabeln drei derartige koaxiale Leiterpaare vorsehen. Der Innenleiter jedes Leiterpaares dient dabei als Hinleiter und der Außenleiter als Rücklciter, der in der Regel auf F.rdpotential liegt. Die Verkettung der Phasen erfolgt außerhalb des eigentlichen Kabels. Das elektromagnetische Feld bildet sich bei solchen koaxialen Leiterpaaren nur in dem Raum zwischen dem Innenleiter und dem Außenleiter aas, während die übrigen Bereiche feldfrei bleiben. Zur Isolation des Innenleiters gegen den Außenleiter ist es bekannt, den Zwischenraum zwischen beiden Leitern v.v evakuieren oder mit flüssigem Helium zu füllen, das dann als Isolationsmittel dient. Ferner ist auch bereits ein Vorschlag für eine Kunststoffisolation bekannt, die aus dünnen Folien aus stabilisiertem Polyäthylen besteht, mit denen der Innenleiter umsponnen wird (Flektrolechnisehe Zeitschrift, Ausgabe B, Bd. 20 [1968], S. 273 bis 277, insbesondere S. 275).In the case of superconducting cables, it is known to arrange one or more tubular coaxial conductor pairs in a cooling tube. For example, three such coaxial conductor pairs can be provided for three-phase cables. The inner conductor of each pair of conductors serves as the forward conductor and the outer conductor as the return conductor, which is usually at ground potential. The phases are chained outside of the actual cable. With such coaxial conductor pairs, the electromagnetic field is only formed in the space between the inner conductor and the outer conductor aas, while the other areas remain field-free. To isolate the inner conductor from the outer conductor, it is known to evacuate the space between the two conductors vv or to fill it with liquid helium, which then serves as an insulating medium. Furthermore, a proposal for a plastic insulation is already known, which consists of thin films made of stabilized polyethylene, with which the inner conductor is wound (Flektrolechnisehe Zeitschrift, Edition B, Vol. 20 [1968], pp. 273 to 277, especially p. 275 ).

Der Innenleiter und der Außenleiter eines koaxialen Leiterpaares bestehen bei diesen bekannten Kabeln aus starren Rohren, vorzugsweise aus einem elektrisch nornialleiter.dcn Metall mit hoher elektrischer Leit-The inner conductor and the outer conductor of a coaxial conductor pair exist in these known cables made of rigid pipes, preferably made of an electrically normal conductor, metal with high electrical conductivity

i'ähigkeit, wie hochreinem Kupfer oder Aluminium, auf denen das Supraleitermaterial in Form einer Schicht aufgebracht ist. Als Supraleitermalerialien für technischen Wechselstrom von 50 Hz haben sich insbesondere reines Niob und Blei als geeignet erwiesen. Diese Supraleitermalerialien besitzen nümlieh nur sehr kleine Hystereseverluste, wenn beim BeUieh des Kabelsein unteres kritisches Magnetfeld //,., nicht überschritten wird. Um zu vermeiden, dall in den nor".ialleilenden Rohren, welche die supraleitende Schicht tragen. Wirbelstromverluste entstehen, befindet sich die supraleitende Schicht auf der Außenseite des Innenrohres und auf der Innenseite des Aullenrohrcs der koaxialen Leitcrpaarc. Beim Iklrieb des supraleitenden Kabels strömt insbesondere bei einer Isolation der Leiterpaare durch Vakuum oder Kunststoff Kühlmittel, beispielsweise flüssiges Helium, innerhalb der rohrförmigen Innenieiter und an der Außenseite der rohrförmigen Außenleiter im Külilmiltelrohr. Innen- und Außenleiter stehen dabei in direkter Berührung mit dem Kühlmittel und werden hervorragend gekühlt. Das Kühlmillelrohr selbst ist in der Regel von einem beispielsweise mit Stickstoff gekühlten rohrförmigen Strahlungsschild und dieses wiederum von einem äußeren Schul/röhr umgeben. Der Zwischenraum /wischen dem Kühlmittelrohr und dem äußeren Schutzrohr ist beim Betrieb des Kabels zur thermischen Isolation evakuiert. Innerhalb des evakuierten Raumes sind zur weiteren Wärmeisolation üblicherweise dünne Kunststoffolien angeordnet, die beispielsweise mit einer reflektierenden Metallschicht beschichtet sein können.ability, such as high-purity copper or aluminum, on which the superconductor material is applied in the form of a layer. As superconductor materials for Technical alternating current of 50 Hz, in particular, pure niobium and lead have proven to be suitable. These superconductor materials have sufficient only very small hysteresis losses if there is a lower critical magnetic field when passing the cable is exceeded. In order to avoid dall in the normal pipes, which are the superconducting Wear layer. Eddy current losses occur if the superconducting layer is on the outside of the inner tube and on the inside of the Aullenrohrcs of the coaxial conductor pairs. When the superconducting cable drifts, there is a flow, especially in one Isolation of the conductor pairs by vacuum or plastic coolant, e.g. liquid helium, inside the tubular inner conductor and on the Outside of the tubular outer conductor in the cooling tube. Inner and outer conductors are in direct contact with the coolant and are excellent chilled. The cooling tube itself is in usually from a tubular radiation shield cooled with nitrogen, for example, and this again surrounded by an outer school tube. The space / wipe the coolant pipe and the outer protective tube is evacuated during operation of the cable for thermal insulation. Within the In the evacuated room, thin plastic films are usually arranged for further thermal insulation, which can for example be coated with a reflective metal layer.

Um eine möglichst gut thermische Isolation des Kühlmittelrohres gegenüber der Umgebung des Kabels zu erreicher., werden bekanntlich das Kühlmittelrohr, das Strahlungsschild und das äußere Schutzrohr als starre Rohre ausgeführt. Derartige starre Rohre können durch verhältnismäßig wenige Abstandhalter aus schlecht wärmeleitendem Material gut gegeneinander abgestützt werden. Bei der Verlegung des supraleitenden Kabels werden diese starren Rohre an der Verlegungsstelle aus einzelnen Teilstücken zusammengesetzt, wobei zum Ausgleich der unterschiedlichen MateriaKchrumpfungen beim Abkühlen insbesondere im Kühlmittelrohr und im Strahlungsschild OehiHingsausglcichsstücke, insbesondere Wellrohrslücke, vorgesehen werden können.In order to achieve the best possible thermal insulation of the coolant pipe from the surroundings of the cable to achieve., are known to be the coolant tube, the radiation shield and the outer protective tube designed as rigid tubes. Such rigid pipes can be made by relatively few spacers made of poorly thermally conductive material are well supported against each other. When laying the superconducting cable, these rigid pipes are assembled from individual sections at the point of installation, in particular to compensate for the different material shrinkage during cooling OehiHingsausglcichsstück, in particular corrugated pipe gaps in the coolant pipe and in the radiation shield, can be provided.

Audi die aus starren Rohren bestehenden Inncnuiid Außenleiter der einzelnen koaxialen Leiterpaare müssen an der Vetlegungsstelle aus Teilstücken zusammengesetzt werden. Die Länge dieser Teilstücke kann aus Transporlgi ünden 20 bis 50 ni kaum überschreiten. Dies führt zu einer Vielzahl von Kupplungsstellen, an denen die auf den Teilstücken befindlichen supraleitenden Schichten beispielsweise durch Schweißen miteinander verbunden werden müssen. Abgesehen von dem hohen dazu nötigen technischen Aufwand nimmt natürlich mit wachsender Zahl der Schweißstellen die Wahrscheinlichkeit für fehlerhafte Schweißungen und damit die Wahrscheinlichkeit einer Beeinträchtigung der Stromtragfähigkeit der Supraleiter zu. Außerdem bereitet der Dehnungsausgleich bei solchen starren mit Supraleitermaterial beschichteten Rohren erhebliche Schwierigkeiten.Audi the inncnuiid consisting of rigid tubes Outer conductors of the individual coaxial conductor pairs must be composed of sections at the laying point will. The length of these sections can hardly exceed 20 to 50 ni for transport reasons. This leads to a large number of coupling points at which those located on the sections superconducting layers have to be connected to one another, for example by welding. Apart from that Of course, the higher the number of Welds the likelihood of faulty welds and therefore the likelihood of a Impairment of the current carrying capacity of the superconductor. Also prepares the expansion compensation with such rigid tubes coated with superconductor material, considerable difficulties.

Durch die deutsche Offenlegungsschrift 1814 ist bereits ein Kabel bekannt, welches aus mindestens zwei konzentrischen Mänteln aus leitendem Metall und mis cewickeltcm Isoliermaterial besteht. Die schraubenförmig gewickelten supraleitenden Drähten bestehenden Leitermantel sind bei diesem Kabel jeweils von einer an ihnen anliegenden Isolierhülle umgeben, wobei das Verhältnis der Ausdehnungs- oder SchrumpfungskoefuYienten des Leiters und des Isoliermaterials so gewählt ist, daß die Isolierhülle bei einer Tempera-Hiränderung auf die schraubenförmig gewickelten Leiter einen Druck ausübt und dadurch eine Verlängerung oder Verkürzung bewirkt, welche die iu Wirkung der TcmperaUiränderung kompensiert, l-.in solches Kabel ändert zwar bei Temperaluiändeiungen seine Länge nicht, hat jedoch insbesondere den Nachteil, daß die Leitermänlel wegen der sie umgehenden Isolierhülle nicht direkt vom Kühlmittel bespült werden können. Das gleiche gilt für ein aus der deutschen Ofl'enlegungsschrifl 2 011217 bekanntes Kabel mit tiefgekühlten Normalleitcrn, welches eine entlang ihrer Länge und ilires Umfjmges mil Öffnungen versehene hohle Röhre aus flexiblem Isoliermaterial, so eine auf der hohlen Röhre hergestellte flexible Leiterschicht aus Metallitzen hoher elcktiischer leitfähigkeit und eine auf der Lederschicht hergestellte flexible Röhre aus gewickelten lsoliermaleriaKchicliteu mit hochohmigem Widerstand sowie flexible Mittel zur Abdichtung der äußeren Oberfläche dieser flexiblen Röhre aufweist. Das Kühlmittel, insbesondere flüssiger Wasserstoff, strömt bei diesem Kabel durch die innere hohle Röhre, die zwar mit öffnungen versehen ist, dennoch aber einen Teil der Lederschicht gegenüber dem Kühlmittel abdeckt. Bei den aus beiden Offenlegungsschriflcn bekannten Kabeln bereilel außerdem an den Stoßstellen zwischen Kabelteilslücken die Verbindung der aus vielen Linzeileitern bestehenden Leiterschichten erhebliche Schwierigkeiten und ist mit hohem Aufwand verbunden. Letzteres gilt auch für die aus der deutschen Offenlegungsschrift I ^l)40 147 bekannte Leiteranordnung aus mehreren supraleitfähigen Leitersträngen, bei der sich im innersten konzentrischen Rohr eines aus konzentrischen Rohren als Wärmeschutz, aufgebauten tiefstgckühlten Kabels ein langgestreckter, rohrförmigen mit Durchbrechungen versehener Trägerkörper befindet, an dessen Innenwand die über die gesamte Länge der Anordnung ihre Lage zur Achse derselben fortlaufend ändernden Leiterstränge befestigt sind. Der Trägerkörper selbst wird dabei von einer Papier- oder Kunstsloffisolierung umschlossen, die mit dem durch die Durchbrechungen des Trägerkörpers hindurchtretenden Kühlmittel golii.nkt wird. Im übrigen sind bei dieser l.eiteranordnung keine koaxialen I.eiterpaare vorgesehen.A cable is already known from the German Offenlegungsschrift 1814, which consists of at least two concentric sheaths made of conductive metal and mismatched insulating material. In this cable, the helically wound superconducting wires are each surrounded by an insulating sleeve attached to them, the ratio of the expansion or shrinkage coefficients of the conductor and the insulating material being selected so that the insulating sleeve is placed on the helically wound conductor when the temperature changes exerts a pressure and thereby causes a lengthening or shortening, which compensates for the effect of the change in temperature. Although such a cable does not change its length when the temperature changes, it has the particular disadvantage that the conductor shortages are not directly connected to the insulation sheath because of the surrounding insulation Coolant can be flushed. The same applies to a cable known from the German Ofl'enlegungsschrift 2 011217 with deep-frozen normal conductors, which has a hollow tube made of flexible insulating material with openings along its length and its circumference, such as a flexible conductor layer made of metal strands of high elastic conductivity and made on the hollow tube and a flexible tube made of coiled insulating maleriaKchicliteu with high resistance and flexible means for sealing the outer surface of this flexible tube made on the leather layer. The coolant, in particular liquid hydrogen, flows in this cable through the inner hollow tube, which is provided with openings, but nevertheless covers part of the leather layer opposite the coolant. In the cables known from the two Offenlegungsschriften, the connection of the conductor layers consisting of many linear conductors also presents considerable difficulties at the joints between partial cable gaps and is associated with a great deal of effort. The latter also applies to the ^{conductor arrangement known from German Offenlegungsschrift I l} ) 40 147, consisting of several superconducting conductor strands, in which an elongated, tubular support body provided with openings is located in the innermost concentric tube of a deeply cooled cable made up of concentric tubes as thermal protection Inner wall which over the entire length of the arrangement their position to the axis of the same continuously changing conductor strands are attached. The carrier body itself is enclosed by a paper or plastic insulation which is coated with the coolant passing through the openings in the carrier body. Otherwise, no coaxial pairs of conductors are provided for this conductor arrangement.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein supraleitendes Kabel mit wenigstens einem in einem Kühlmittelrohr angeordneten, gegebenenfalls aus vorgefertigten Teilstücken zusammengesetzten koaxialen Leiterpaar, dessen jeweils rohrförmi^er, aus supraleitendem und elektrisch normalleitendem Metall zusammengesetzter Innen- und Außenleiter durch eine Kunststoffisolation voneinander getrennt sind, so auszugestalten, daß die Leiterpaare auf Trommeln aufgewickelt und in mög-60 liehst großen Längen zur Verlegungsstelle gebracht werden können. Gleichzeitig sollen die Leiterpaare möglichst einfach aufgebaut sein und die bei den starren rohrförmigen Leitern vorhandenen Vorteile einer direkten Kühlung beibehalten werden. 65 Diese Aufgabe wird erlindunusgcmäß dadurch gelöst, daß die Kunststoffisolation als ein bei Raum temperatur biegsamer rohrförmiger Träger ausgebildei ist, daß der Innen- und der Außenleiter aus jeweil;The object of the invention is to provide a superconducting cable with at least one in a coolant pipe arranged coaxial conductor pair, possibly composed of prefabricated sections, each of which is tubular, composed of superconducting and normally electrically conductive metal Inner and outer conductors are separated from one another by a plastic insulation, to be designed so that the Pairs of conductors wound on drums and in possible 60 lent long lengths can be brought to the installation site. At the same time, the pairs of conductors should be as simple as possible and the advantages that exist with the rigid tubular ladders direct cooling can be maintained. 65 This task is inherently thereby solved that the plastic insulation ausgebildei as a flexible tubular support at room temperature is that the inner and outer conductors from respective;

ausout

einem aus supraleitendem und elektrisch normalleitendem Metall zusammengesetzten, zu einer cinlagigen Wendel gewickelten Band bestehen, daß die den lnnenlcitcr bildende Wendel an der Innenseile des rohrförmigen Trägers anliegt und daß die den Außenleiter bildende Wendel auf die Außenseite des rohrförmigen Trägers aufgewickelt ist.one composed of superconducting and normally electrically conductive metal to form a single layer Spiral wound tape consist that the coil forming the inner core is attached to the inner ropes of the tubular carrier rests and that the coil forming the outer conductor on the outside of the tubular Carrier is wound.

Ein in dieser Weise ausgebildetes Leiterpaar kann in großen Längen von beispielsweise mehreren hundert Metern gefertigt und auf Trommeln zum Verlcgungsort u transportiert und dort in das Kühlmittclrohr des Kabels eingezogen werden. Wenn das Kabel so lang ist, daß die Leiterpaare aus vorgefertigten Teilstücken zusammengesetzt werden müssen, was in der Regel der (•'all sein wird, wird infolge der großen Länge der ι Teilstückc die Anzahl der KupplungsstcUen entlang des Kabels, an denen die Supraleiter bei der Verlegung miteinander verbunden weiden müssen, erheblich verringert. Da die Kunststoffisolation als Trägerrohr ausgebildet ist, wird ein einfacher mechanischer Aufbau : erreicht und gleichzeitig eine ausreichende mechanische Stabilität des l.citerpaares gesichert. Der jeweils aus einer einlagigen Wendel bestehende Innen- und Außenleiter ist ausreichend flexibel und wird durch das Trägerrohr mechanisch gehallen. Von dem Kühlmittel, das beim Betrieb des Kabels durch den Innenraum des rohrförmigen Trägers und an seiner Außenseite entlang fließt, werden die l.cilerwcndcln unmittelbar bespült und daher hervorragend gekühlt. Als Supraleitermalerial kommt für Wechselstromkabel insbesondere Niob, gegebenenfalls auch Blei, in 1 rage, AK elektrisch normalleitende Metalle, die zur elektrischen Stabilisierung der Supraleiter dienen, sind insbesondere Kupfer oder Aluminium geeignet. Unter elektrisch noimalleilcnden Metallen sind in diesem Zusammenhang solche Metalle zu verstehen, die bei der zur Herbeiführung des supraleitenden Zustande-! erforderlichen Betriebstemperatur, beispielsweise bei etwa 4 bis 5'K, elektrisch normalleitend sind.A conductor pair formed in this way can be in great lengths of, for example, several hundred Meters and on drums to the place of delivery u transported and drawn into the coolant tube of the cable. If the cable is so long that the conductor pairs must be assembled from prefabricated sections, which is usually the (• 'will be all, due to the great length of the ι Teilstückc the number of coupling pieces along of the cable, on which the superconductors have to be connected to one another during laying, considerably decreased. Since the plastic insulation is designed as a support tube, a simple mechanical structure is: achieved and at the same time ensured sufficient mechanical stability of the l.citer pair. Each from A single-layer coil consisting of the inner and outer conductor is sufficiently flexible and is through the support tube mechanically halls. Of the coolant that is used by the Inside the tubular support and flowing along its outside, the l.cilerwcndcln immediately rinsed and therefore extremely well cooled. Used as a superconductor material for AC cables in particular niobium, possibly also lead, in 1 rage, AK electrically normally conductive metals which are used for electrical Serve stabilization of the superconductors, copper or aluminum are particularly suitable. Under Electrically noimalleilcnden metals are to be understood in this context, those metals that with the one to bring about the superconducting state-! required operating temperature, for example at about 4 to 5'K, are normally electrically conductive.

Das den Innenleiler und das den Außenleiter bildende Band bestehen vorteilhaft aus einer supraleitenden und einer elektrisch iiormalleilenden Schicht, wobei jeweils die supraleitende Schicht dem rohrförmigen Träger zugewandt ist. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß die normnllcilcndcn Schichten außerhalb des feldcrfüllten Raumes zwischen den Supraleitern liegen und somit Wcchselstromverluste im normalleitenden Metall vermieden werden. Um Verluste infolge von Magnclfcldunregelmäßigkeitcn an den Bandkanien zu vermeiden, sind die Wendeln ferner vorteilhaft den.rt gewickelt, daß die Bandkanten der nebcneinandcrliegendcn Windungen jeder Wendel auch noch nach Abkühlung auf die zur Herbeiführung der Supraleitfähigkeit erforderliche liefe Betriebstemperatur des Kabels dicht nebeneinander· liegen bzw, einander mit ihren supraleitenden Schichten etwas überlappen. Zum Zwecke der Überlappung kann die supraleitende Schicht vorteilhaft an einer Bundkanlc über die normulleilcnde Schicht überstehen und an der anderen Bandkante gegenüber der normalleitenden Schicht zurückgesetzt sein. Du sich die Wendeln beim Abkühlen in Längsrichtung uuscinun· dcr/ichcn können, ist ein Dehnungsausgleich leicht möglich.The tape forming the inner conductor and the tape forming the outer conductor advantageously consist of a superconducting layer and an electrically insulating layer, the superconducting layer in each case facing the tubular carrier. This arrangement has the advantage that the normal layers lie outside the field-filled space between the superconductors and alternating current losses in normal metal are avoided. In order to avoid losses as a result of magnetic irregularities on the ribbon cables, the coils are also advantageously wound in such a way that the ribbon edges of the adjacent turns of each coil lie close to each other even after cooling to the operating temperature of the cable required to bring about superconductivity. slightly overlap each other with their superconducting layers. For the purpose of overlapping, the superconducting layer can advantageously protrude at one flange channel over the normalizing layer and be set back from the normalconducting layer on the other band edge. You can easily adjust the expansion if you can twist the coils in the longitudinal direction during cooling.

die Wandstärke des Trägerrohres und damit der Durchmesser des Außenleiter möglichst klein gehalten werden kann. Während der Durchmesser des Innenleiters so groß gehalten werden muß, daß an der Oberfläche des Innenleiters das höchstzulässige Magnetfeld nicht überschritten wird, hängt der Durchmesser des Außenleiter im wesentlichen von der Durchschlagsfestigkeit des isolierenden Trägerrohres ab. Ein kleiner Außenleitcrdurchmesser erleichtert das Aufwickeln ι der Leiterpaare auf Trommeln und erlaubt es ferner, auch den Durchmesser und damit die Oberfläche des Kühlmittclrohrcs und der weiteren Rohre des Kabels klein zu halten, was wiederum zu einer Verringerung der zur Kabelobcrflächc proportionalen thermischen Verluste führt.the wall thickness of the support tube and thus the diameter of the outer conductor is kept as small as possible can be. While the diameter of the inner conductor must be kept so large that on the surface of the inner conductor the maximum permissible magnetic field is not exceeded, the diameter of the Outer conductor essentially depends on the dielectric strength of the insulating support tube. A little Outer conductor diameter facilitates the winding up of the conductor pairs on drums and also allows also the diameter and thus the surface of the coolant tube and the other tubes of the Keeping the cable small, which in turn leads to a reduction in the cable surface area proportional thermal losses.

Da die im isolierenden Trägcrrohr entstehenden dielektrischen Verluste durch das flüssige Kühlmittel abgeführt werden müssen, sollen auch diese Verluste möglichst klein gehalten werden. Der tan Λ des Verlusiwinkels der für das Trägcrrohr verwendeten Kunststoffe sollte daher bei einer Temperatur von etwa 4 bis 5° K in der Größenordnung von etwa 10 ^δ liegen oder noch kleiner sein. Außerdem sollen die Kunststoffe eine kleine Dielektrizitätskonstante haben. Ecrncr ist es vorteilhaft, wenn die elastische Zugspaiiiumgsgrenze des isolierenden Trägerrohres größer ist als die bei Abkühlung auf die Betriebstemperatur im Trägerrohr auftretende Zugspannung, die gleich dem Produkt aus Elasli/ilätsmodul und Schrumpfung ist. Da sich bei Einhaltung dieser Bedingung das Trägcrrohr beim Abkühlen nur elastisch verformt, wird ein festes Einspannen der Leilerpaarc an den Kabelenden oder an den Enden der Leiterpaarlcilstücke ermöglicht, so daß keine weiteren Maßnahmen zum Dehnungsausgleich nötig sind. Der rohrförmige Träger eines Leitcrpaarlcilstückes kann dabei vorleilhafl aus einem einzigen durchgehenden Slück bestehen. Geeignete Kunststoffe sind beispielsweise Polyäthylen, Polytetrafluorethylen und Polyamide, wie Nylon. Im isolierenden Trägerrohr sollen ferner bei Abkühlung auf die tiefe Betriebstemperatur des Kabeis keine Risse auftreten, die zu einer Verminderung der elektrischen Spannungsfestigkcit führen könnten. Obwohl die bereits erwähnlen Kunststoffe unter normalen Bedingungen an sich nicht zur Rißbildung neigen, ist es dennoch aus Sicherheitsgründen vorteilhaft. di:n rohrförmigen Träger aus zwei koaxialen, bei Raumtemperatur biegsamen Kunststoffrohr!! und einer /wischen diesen Rohren angeordneten mehrlagigen 30 Wicklung aus Kunststoffolien aufzubauen. Die beiden koaxialen Kunststoff rohre, die verhältnismäßig dünn gehalten werden können, sorgen dabei insbesondere für die mechanische Stabilität, während durch die mehrlagige Wicklung aus Kunststoffolien eine hohe 55 elektrische Durchschlagsfestigkeit erreicht wird. Besonders vorteilhaft ist es. wenn die beiden Kunststoffrohr kühlmittcldicht sind, da dünn kein Kühlmittel in die Isolation eindringen kann und die Bildung von K uhlmitteldnmpf blasen innerhalb der Isolation ver-βο mieden wird. Vorzugsweise werden zu diesem Zweck Kunststoff rohre tuis einem durch Wärmebehandlung verdichteten Nylongeflecht verwendet, während die /wischen die Kunslsloffrohre gewickelten Kunststofffolien vorteilhaft aus Polyälhylcnfaser· oder PoIy- Since the dielectric losses occurring in the insulating support tube have to be dissipated by the liquid coolant, these losses should also be kept as small as possible. The tan Λ of the loss angle of the plastics used for the support tube should therefore be on the order of about 10 ^δ or even smaller at a temperature of about 4 to 5 ° K. In addition, the plastics should have a low dielectric constant. It is particularly advantageous if the elastic tensile stress limit of the insulating support tube is greater than the tensile stress that occurs in the support tube when it cools to the operating temperature, which is equal to the product of elasticity module and shrinkage. Since the carrier tube only deforms elastically when this condition is observed, the pairs of cables can be firmly clamped at the cable ends or at the ends of the conductor pairs, so that no further measures to compensate for expansion are necessary. The tubular carrier of a Leitcrpaarlcilstückes can thereby consist of a single continuous piece. Suitable plastics are, for example, polyethylene, polytetrafluoroethylene and polyamides such as nylon. Furthermore, when cooling to the low operating temperature of the cable, no cracks should appear in the insulating support tube which could lead to a reduction in the electrical strength. Although the plastics already mentioned do not tend to crack under normal conditions, it is nevertheless advantageous for safety reasons. di: n tubular carrier made of two coaxial plastic tubes that are flexible at room temperature !! and to build up a multilayer winding made of plastic foils arranged between these tubes. The two coaxial plastic tubes, which can be kept relatively thin, in particular ensure mechanical stability, while the multilayered winding made of plastic films achieves a high dielectric strength. It is particularly beneficial. if the two plastic pipes are coolant-tight, as no coolant can penetrate the insulation and the formation of coolant vapor bubbles within the insulation is avoided. For this purpose, plastic pipes are preferably used in a nylon braid condensed by heat treatment, while the plastic foils wrapped around the plastic pipes, advantageously made of polyethylene fiber or poly-

'I?¹'⁰'.'' a . ,1,1 ,w Ii iiimiHtoffe für das isolierende 65 tetrufluoräthylcnfascrpapier bestehen.'I? ¹ ' ⁰ '. '' A. , 1,1, w IIimiHtoffe exist for the insulating 65 tetrufluoräthylcnfascrpapier.

Un der Auswahl der K iststone tiir ^l _{( R w man auf die} Klmlmitteldichtigkcit des rohr-In the selection of the K iststone tiir ^l _{(R w one on the} Klmlmitteleldichtigkit of the pipe-

Trügerrohr sind eine Rohe von ^»^j^ _{cmc förmigen Trftgere keincn Werl lcgl}, _knnn der rohr-Trügerrohr are a tube of ^ »^ j ^ _{cmc-shaped Trftgere no Werl lcgl} , _can the tubular

haben, damit förmige Träger eines LeilerpaarleilstUcks auch aushave, so that shaped carrier of a LeilerpaarleilstUcks also from

mehreren aneinandergesetzten, mechanisch ineinandergreifenden Rohrstücken bestehen. Durch einen solchen Aufbau kann eine Entlastung des rohrförmigen Trägers von Zugspannungen beim Abkühlen erreicht werden.several juxtaposed, mechanically interlocking Pieces of pipe exist. Such a structure can relieve the tubular Carrier of tensile stresses can be achieved during cooling.

Eine Verbindung zwischen den einzelnen Leiterpaarteilslückcn des Kabels ist in einfacher Weise möglich, wenn man an den Störstellen zwischen zwei Leiterpaarteilstücken die Enden der rohrförmigen Träger im Außendurchmesser verringert und zur Verbindung der rohrförmigen Träger in diese ein Rohrstück einsteckt. Die Innenleiter der Leilcrpaarteilstücke werden dann an der Außenseite dieses Rohrstückes miteinander verbunden. Über der Verbindungsstelle und den im Außendurchmcsser verringerten Trägerenden werden zur Isolaiion vorteilhaft mehrere Isolierstoffhülsen aus Halbrohren übereinander und gegeneinander versetzt angeordnet, während die Außenleiter der Leiterpaarleilstücke außen um diese Hülsen herumgelegl und miteinander verbunden werden. Das in die rohrförmigen Träger eingesteckte Rohrstück kann beispielsweise aus Kunststoff oder aus Metall bestehen. Mit besonderem Vorteil verwendet man ein Rohrstück, das an der Außenseite aus Supraleitermatcrial und an der Innenseile aus elektrisch normallcitcndem Metall besteht. Das Supraleitermaterial der Innenlcitcr der beiden Lcitcrpaarteilstückc kann dann mit der Außenseite des Rohrstükkes beispielsweise durch Schweißen verbunden werden. Bei dieser Ausführung ist sowohl eine elektrische Stabilisierung als auch eine direkte Kühlung der Verbindungsstelle gewährleistet.A connection between the individual conductor pair part gaps of the cable is possible in a simple manner, if one at the points of failure between two Conductor pair sections reduced the ends of the tubular carrier in the outer diameter and used for Connection of the tubular carrier into this inserting a piece of pipe. The inner conductors of the Leilcrpaarteilteile are then connected to one another on the outside of this pipe section. Above the junction and the reduced outer diameter of the carrier ends are advantageous for isolation several insulating sleeves made of half-tubes arranged one above the other and offset from one another, while the outer conductors of the conductor pair pieces are laid around the outside of these sleeves and connected to one another will. The pipe section inserted into the tubular carrier can, for example, be made of plastic or made of metal. It is particularly advantageous to use a piece of pipe that is on the outside consists of superconductor material and the inner ropes of electrically normalized metal. The superconductor material the inner pipe of the two pipe pair part pieces can then be connected to the outside of the pipe piece be connected for example by welding. In this version there is both an electrical Stabilization and direct cooling of the connection point are guaranteed.

An Hand einiger Figuren und Ausführungsbcispiele soll die Erfindung noch näher erläutert werden.With the help of some figures and examples the invention is to be explained in more detail.

I' i g. 1 zeigt schematisch im Querschnitt ein supraleitendes Drchstromkabel mit drei koaxialen Lciierpaarcn; I 'i g. 1 shows schematically in cross section a superconducting three-phase cable with three coaxial cable pairs;

I" i g. 2 bis 4 zeigen schematisch verschiedene Ausführungsformen eines koaxialen Leiterpaares;Figures 2 to 4 schematically show different embodiments of a coaxial conductor pair;

F i g. 5 bis 7 zeigen eine bevorzugte Verbindung zwischen zwei Lcilerpaarteilstückcn;F i g. 5 to 7 show a preferred connection between two Lcilerpaarteilstückcn;

F i g. 8 zeigt schcmalisch einen rohrförmigen Träger mit einem Innenlcilcr, dessen Bandkanlcn einander überlappen.F i g. 8 shows, in a narrow way, a tubular carrier with an inner eyelet, the band channels of which are mutually aligned overlap.

Der prinzipielle Aufbau eines supraleitenden Kabels mil mehreren koaxialen Lcitcrpaurcn ist am Heispiel eines Drchsiromkabcls in F i g. 1 dargestellt. In einem beispielsweise uus Edelstahl bestehenden Kühlrnittclrohr 1 befinden sich drei koaxiale Leitcrpuate 2 bis 4. Jedes koaxiale Leiterpaar besteht ims einem rohrförmigen Kunststofflager S, an dessen Innenseite ein zu einer Wendel gewickelter Innenleiter 6 anliegt und auf dessen Außenseite ein Außenleiter 7 wendelförmig aufgewickelt ist. Durch den freien Inncnruum jedes koaxialen Lciicrpuurcs und an der Außenseite der koaxialen Lcitcrpaaro cntlung slrümt beim Betrieb des Kübels das Kühlmittel 8, insbesondere flüssiges Helium. Das Kühlmittclrohr 1 ist außen von einem Struhlungsichild 9, beispielsweise aus Kupfer, umgeben, das durch flüssigen Stickstoff gekühlt wird, der durch die Rohre 10 fließt. Das Strahlungsschild 9 wird wiederum von einem Schutzrohr 11, beispielsweise uus Edelstahl, umschlossen. Der Raum zwischen dem Kühlmittclrohr 1 und dem Schulzrohr 11 ist beim Betrieb des Kabels evakuiert. The basic structure of a superconducting cable with several coaxial cables is shown in FIG. 1 shown. In a cooling tube 1 consisting, for example, of stainless steel, there are three coaxial conductor segments 2 to 4. Each coaxial conductor pair consists of a tubular plastic bearing S, on the inside of which an inner conductor 6 wound into a helix rests and on the outside of which an outer conductor 7 is helically wound. The coolant 8, in particular liquid helium, flows through the free inner diameter of each coaxial tube and on the outside of the coaxial tube pair when the bucket is in operation. The coolant tube 1 is surrounded on the outside by a radiation shield 9, for example made of copper, which is cooled by liquid nitrogen flowing through the tubes 10. The radiation shield 9 is in turn enclosed by a protective tube 11, for example stainless steel. The space between the coolant tube 1 and the Schulz tube 11 is evacuated when the cable is in operation.

Ein TollstUck eines koaxialen Leitcrpaurcs für ein Kabel nach Fig. 1 ist schcmulisch in F i g. 2 dargestellt. In dieser Figur ist deutlich zu erkennen, daß der Innenleiter 6 und der Außenleiter 7 jeweils aus einem Band bestehen, das zu einer einlagigen Wendel gewickelt ist. Der Innenleiter 6 liegt an der Innenseite des rohrförmigen Trägers 5 an, während der Außenleiter 7 auf die Außenseite des rohrförmigen Trägers 5 aufgewickelt ist. Bei der Herstellung des koaxialen Lciterpaarcs kann man beispielsweise so vorgehen, daß man zunächst den rohrförmigen Kunststofflager 5, beispielsweise aus Polyäthylen, herstellt, dann den zu A great piece of a coaxial conductor package for a cable according to FIG. 1 is shown in FIG. 2 shown. In this figure it can be clearly seen that the inner conductor 6 and the outer conductor 7 each consist of a tape that is wound into a single-layer helix. The inner conductor 6 rests against the inside of the tubular carrier 5, while the outer conductor 7 is wound onto the outer side of the tubular carrier 5. In the production of the coaxial Lciterpaarcs one can proceed, for example, that one first produces the tubular plastic bearing 5, for example made of polyethylene, then the to

ίο einer Wendel gewickelten Innenleiter 6 in den rohrförmigen Träger einzieht und dann den Außenleiter 7 um den rohrförmigen Träger 5 herumwickelt. Man kann aber beispielsweise auch zunächst den Innenleiter 6 zu einer Wendel wickeln und dann diese Wendel mit dem rohrförmigen Träger 5 beispielsweise durch Strangpressen umgeben. Der wendclförmige Innenlcitcr 6 kann dabei durch einen Wickelkern oder Dorn so lange abgestützt werden, bis der rohrförinige Träger 5 die Stützfunktion übernimmt. Die Wendelnίο a coil wound inner conductor 6 is drawn into the tubular carrier and then wraps the outer conductor 7 around the tubular carrier 5. However, it is also possible, for example, to first wind the inner conductor 6 into a helix and then surround this helix with the tubular carrier 5, for example by extrusion. The helical inner core 6 can be supported by a winding core or mandrel until the tubular carrier 5 takes over the support function. The coils

ϊο des Innen- und des Außenleiters werden bei der Herstellung vorteilhaft mit so starker Überlappung gewickelt, daß auch noch nach Abkühlung auf die Betriebstemperatur des Kabels die Bandkanten der nebeneinanderliegendcn Windungen jeder Wendelϊο of the inner and outer conductors are used in the Production advantageously wound with such a strong overlap that even after cooling on the Operating temperature of the cable, the strip edges of the adjacent turns of each helix

»5 dicht nebeneinander liegen bzw. einander mit ihren supraleitenden Schichten etwas überlappen. Die bei Raumtemperatur erforderliche Überlappung der Bandkanten ist aus der Schrumpfung des Leitcrmatcrials leicht zu ermitteln. Beispielsweise schrumpft ein bandförmigcr, aus einer Kupfcrschicht und einer supraleitenden Niobschicht zusammengesetzter Leiter bei Abkühlung von Raumtemperatur auf die Temperatur lies flüssigen Heliums um etwa 3,2°/_Oo·
Fine besonders vorteilhafte Ausführungsform eines koaxialen Leilcrpaares ist im Längsschnitt in F i g. 3 dargestellt. Der rohrförmige Kunststofflager besieht bei dieser Ausführungsform aus zwei koaxialen, bei Raumtemperatur biegsamen Kunststoff rohren 31 und 32, zwischen die cmc mehrlagige Wicklung 33 aus Kunststoffolien eingewickelt ist. Als Material für die Kunststoffrohr 31 und 32 eignet sich insbesondere Nylon, das bei einer Abkühlung von Raumtemperatur auf etwa 4,2' K nur etwa 1 % schrumpft. Das inncnlicgendc Rohr 31 kann vorteilhaft derart hergestellt werden, daß der bereits zu einer Wendel gewickelte Innenlcitcr 34 mit einem mehrlagigen Ueiiccht aus Nylonfäden umsponnen wird. Nach dem Umspinnen kann das Nylongcflccht durch Verdichten kühlmittel· dicht gemacht werden, indem man es an seiner übcrfluche kurzzeitig auf eine Temperatur von etwa 150"C erwärmt. Man kann zu diesem Zweck beispielsweise den mit dem Nylongcflccht umsponnenen Innenlcitcr »5 lie close to one another or slightly overlap one another with their superconducting layers. The overlap of the strip edges required at room temperature can easily be determined from the shrinkage of the conductor material. For example, a bandförmigcr from a Kupfcrschicht and a superconducting niobium layer shrinks composite conductor when cooled from room temperature to the temperature of liquid helium lies at about 3.2 ° / o _O ·
A particularly advantageous embodiment of a coaxial cable pair is shown in longitudinal section in FIG. 3 shown. In this embodiment, the tubular plastic bearing consists of two coaxial plastic tubes 31 and 32 which are flexible at room temperature and between which multi-layer winding 33 made of plastic films is wrapped. A particularly suitable material for the plastic tubes 31 and 32 is nylon, which only shrinks by about 1% when it cools from room temperature to about 4.2 ° K. The inner tube 31 can advantageously be manufactured in such a way that the inner liner 34, which has already been wound into a helix, is wrapped with a multilayered layer of nylon threads. After spinning, the nylon sheet can be made coolant-tight by compressing it by briefly heating it at its surface to a temperature of about 150 ° C. For this purpose, for example, the inner liner wrapped with the nylon sheet

34 durch einen Rohrofen hindurchziehen. Anschließend werden dann um das Rohr 31 eine Vielzahl vonPull 34 through a tube furnace. Then around the pipe 31 a plurality of

SS Lagen aus Kunststoffolien, insbesondere aus Poly· ülhylcnfuscrpapicr oder Polyiclrufluorälhylcnfascrpapier, herumgewickelt. Dübel ist, wie in F i g. 3 angedeutet ist, darauf zu achten, duß die Bloßstellen zwischen den Windungen einer Luge durch eineSS layers made of plastic films, especially made of poly Oil-filled paper or polychrome fluoride-filled paper, wrapped around. Dowel is, as in FIG. 3 it is indicated that care should be taken to ensure that the bare spots between the windings of a lie through a Windung der nächsten Luge überdeckt werden, damit zwischen den Rohren 31 und 32 keine kurzen, von Kunststoffolien freien Wege entstehen. Zur Herstellung des Kunststoffrohr 32 wird anschließend die Wicklung 33 wiederum mit einem mehrlugigen Nylon-Turn of the next Luge are covered so that between the tubes 31 and 32 no short, of Free paths are created for plastic foils. To produce the plastic tube 32, the winding 33 is then again covered with a multi-ply nylon

ij geflecht umsponnen, welches ebenfalls durch eine Wärmebehandlung oberflächlich verdichtet wird. Um dus Rohr 32 wird dann der wondelförmigc Außenleiterij braided braid, which is also covered by a Heat treatment is compacted superficially. Around the tube 32 is then the wondel-shaped outer conductor

35 herumgewickelt. Dor Innenlcitcr 34 und der35 wrapped around. Dor Innenlcitcr 34 and the

709 032/3B0709 032 / 3B0

Außenleiter 35 bestehen jeweils aus einem Kupferband 36 bzw. 37, das jeweils an einer Seite mit einer Niobschicht 38 bzw. 39 beschichtet ist. Die supraleitenden Schichten 38 und 39 sind jeweils dem rohrförmigen Träger zugewandt. Beim Abkühlen von Raumtemperatur auf die Temperatur des flüssigen Heliums schrumpfen die Polyäthylenfolien um etwa 2,6¹Vo ¹¹¹¹¹I die Polylelralluoräthylenfolien um etwa 2,2 °/o· «i'so etwas stärker als die Nylonrohre. Wenn man an den Enden des rohrförmigen Trägers die Rohre 31 und 32 und die Folien 33 beispielsweise durch Verkleben oder durch eine geeignete Wärmebehandlung miteinander verbindet, wird ein einfacher Dehnungsausgleich jedoch dadurch erreicht, daß sich die einzelnen Windungen der Folienwicklung 33 beim Abkühlen etwas auseinander/iehen. Die Rohre 3! und 32 können beispielsweise etwa I mm stark sein, während die Folienwicklung 33 eine (iesamtdicke von etwa I bis 2 cm haben und aus einer Vielzahl von beispielsweise etwa 100μ starken Kunststoffolien bestehen kann. Der Außendurchmesser der Inncnlcitcrwendel 34 kann dabei etwa 6 cm betragen, während das Kupferband 36 b/w. 37 des Innen- und Außenleiters etwa 2 mm stark und die Niobschichten 38 und 39 etwa 0,5 mm stark sind. Neben ihrer Kühlmitieldichligkeil haben die Rohre 31 und 32 den Vorteil, daß mc die zwischen ihnen liegende Kuiistsloffwicklung 33 bei längeren Lagerzeiten und insbesondere bei der Verlegung des Kabels im Freien vor atmosphärischen Einflüssen, besonders vor Feuchtigkeit, schützen. Outer conductors 35 each consist of a copper strip 36 or 37, which is coated on one side with a niobium layer 38 or 39, respectively. The superconducting layers 38 and 39 each face the tubular carrier. On cooling from room temperature to the temperature of liquid helium, the polythene shrink by about 2.6 ¹ Vo ¹¹¹¹¹ I, the Polylelralluoräthylenfolien by about 2.2 ° / o · «i'so slightly stronger than the nylon tubes. If the tubes 31 and 32 and the foils 33 are connected to one another at the ends of the tubular carrier, for example by gluing or by a suitable heat treatment, a simple expansion compensation is achieved by the individual turns of the foil winding 33 pulling apart a little as it cools . The pipes 3! and 32 can be, for example, about 1 mm thick, while the film winding 33 has an overall thickness of about 1 to 2 cm and can consist of a large number of, for example, about 100μ thick plastic films the copper tape 36 b / w. 37 of the inner and outer conductors are about 2 mm thick and the niobium layers 38 and 39 about 0.5 mm thick 33 protect against atmospheric influences, especially moisture, during longer storage times and especially when laying the cable outdoors.

I i g. 4 zeigt im Längsschnitt eint· andere Ausführungsform eines koaxialen Leiierpaares, bei welcher der rohrförmig!: Träger eines Leiterpaarteilstiickes aus mehreren aneinandergesetzten, mechanisch ineinandergreifenden Kunststoffrohrslücken 41 bis 43 besteht. l)urch einen solchen Aufbau wird der rohrförmige Kunststofflager hei der Abkühlung von Zugspannungen entlastet. An einem linde jedes Rohrstückes ist jeweils ein ringförmiger Fortsatz 44 vorgesehen, der in eine Ringnut 45 eingreift, die sich am anderen linde jedes Rohrstückes befindet. Der Fortsatz 44 soll dabei möglichst lang und die Nut 45 möglichst lief sein, damit der isoiiermaierialfreie Weg 46 zwischen der Innenleilerwendel 47 und der Außenleiterwendcl 48 möglichst lang wird. Indem man die Wunde der Nut 45 etwas abschrägt, kann die Flexibilität des rohrförmigen Trügers im Oncrluppungshcreich der Rohrstückc erhöht werden.I i g. 4 shows another embodiment in longitudinal section of a coaxial pair of lifelines, in which the tubular! a plurality of mechanically interlocking plastic pipe gaps 41 to 43 placed next to one another. l) With such a structure, the tubular plastic bearing is cooled down from tensile stresses relieved. An annular extension 44 is provided on a linden of each pipe section, which engages in an annular groove 45 which is linden on the other each pipe section is located. The extension 44 should be as long as possible and the groove 45 should be as long as possible, so that the Isoiiermaierialfrei way 46 between the Inner liner coil 47 and the outer conductor coil 48 as long as possible. By getting the wound of the Groove 45 bevels somewhat, the flexibility of the tubular carrier in the Oncrluppungshcreich the Rohrstückc are increased.

Wie bereits erwähnt, müssen bei einsprechender Kubellllnge die luden der einzelnen 1 eiierpaarteilsl(Icke an ilen StolMcllcn miteinander verbunden werden. I ine vorteilhafte Verhindungsmöglichkeit ist in den F i g. 5 hin 7 dargestellt. F i g. 5 zeigt eine Sloßstellc zwischen zwei l.eiterpnarcn im Lungs· schnitt, I i g. fi einen Querschnitt durch F i g. 5 entlang der Linie AIi. Die rohrförmigen Träger 51 und 52 der beiden l.eiterpaartcilstüeke sind an ihren Enden 53 und 54 im Außendurchmesser verringert, Zur Verbindung beider luden wird in diese zunächst ein Hohrstüek 55 derart eingeschoben, daß es mil seinen Enden innerhalb der Inncnlclierwondeln 56 und 57 /i\ liegen kommt. Dax Rohrslüek 55 ist aus zwei konzentrischen Schichten aufgebaut; die Außenschicht 58 besteht aus Niob, die Innenschicht 5V aus Kupfer, das zur elektrischen Stabilisierung des Niobs dient. Zur elektrischen Verbindung der Innen· leitet 56 und 57 wird zunächst an den Enden 60 und 61 der Innenleiter das Stabilisierungskupfer 62 entfernt, so daß die Leiterenden nur noch aus Niob 63 bestehen. Anschließend werden die Leilerenden 60 und 61 außen um das Rohrstück 55 herumgelegl und mitAs already mentioned, if the cubicle length is the same, the drawers of the individual egg-pair parts must be connected to one another. An advantageous prevention option is shown in FIG. 5 to 7. FIG A cross-section through Fig. 5 along the line AIi. The tubular supports 51 and 52 of the two conductor pair pieces are reduced in outer diameter at their ends 53 and 54, to connect the two invited Hohrstüek Dax Rohrslüek is in this first 55 inserted such that it comes mil are its ends within the Inncnlclierwondeln 56 and 57 / i \ 55 is composed of two concentric layers;., the outer layer 58 is composed of niobium, the inner layer 5V copper For the electrical connection of the inner conductors 56 and 57, the inner conductor is the stabilization element at the ends 60 and 61 copper 62 removed so that the conductor ends consist only of 63 niobium. Then the Leilerenden 60 and 61 are put around the outside of the pipe section 55 and with

dessen Außenseite 58, die ebenfalls aus Niob besteht, beispielsweise durch Schweißen, verbunden. Um die Verbindungsstelle wird dann eine Kunststoffhülse herumgelegt, die aus zwei Halbrohren 64 und 65 besteht. Um diese Hülse und die im Außendurchmesser verringerten Enden 53 und 54 der rohrförmigen Träger 51 und 52 wird dann eine zweite Kunststoffhülse aus z-wei Halbrohren 66 und 67 gelegt. Wie F i g. 6 zeigt, werden die Spalten zwischen den beiden Halbrohren jeder Hülse vorteilhaft gegeneinanderits outside 58, which is also made of niobium, for example by welding connected. A plastic sleeve is then placed around the connection point laid around, which consists of two half-tubes 64 and 65. Around this sleeve and the one in the outer diameter reduced ends 53 and 54 of tubular supports 51 and 52 then becomes a second plastic sleeve laid out of two half-tubes 66 and 67. Like F i g. 6 shows the gaps between the two Half tubes of each sleeve advantageous against each other

• 5 versetzt, so daß die freien Spalten zwischen dem Innenleiter und dem Außenleiter des Kabels möglichst lang werden. Um die aus den Halbrohren 66 und 67 bestehende Hülse werden dann die Enden 68 und 69 der wendeiförmigen Außenleiter der beiden Leiter-• 5 offset so that the free gaps between the The inner conductor and the outer conductor of the cable should be as long as possible. To the half-tubes 66 and 67 existing sleeve then ends 68 and 69 of the helical outer conductor of the two conductor

ao paarteilstücke herumgelegt. Eine Möglichkeit zur Verbindung der Enden 68 und 69 zeigt F i g. 7. Zunächst wird an den Enden das Slabilisierungskupfer70 entfernt, so daß das supraleitende Niob 71 freiliegt. Die Niobenden 71 der beiden Leiter werden dann bei 72 miteinander verschweißt. Für den Fall, daß das Kunststoffmalerial der aus den Halbrohren 66 und 67 bestehenden Hülse, um welche die Leilerenden 68 und 69 beim Verschweißen herumgelegl sind, die Schweißtemperatur nicht aushalten sollten, können inao pair pieces laid around. One way to Connection of the ends 68 and 69 is shown in FIG. 7. First of all, the stabilization copper70 removed so that the superconducting niobium 71 is exposed. The niobium ends 71 of the two conductors are then at 72 welded together. In the event that the plastic material from the half-tubes 66 and 67 existing sleeve around which the Leilerenden 68 and 69 are wrapped during welding, the Welding temperature should not be able to withstand in

dieser Hülse halbrohrförmige Einsätze 73 und 74 aus hitz.cbeständigem Material, beispielsweise Keramik oder Asbest, vorgesehen sein. Nach dem Verschweißen der Niobenden 71 wird schließlich zum Verbinden des Stabilisierungskupfers 70 ein Kupferhand 75 auf-this sleeve semi-tubular inserts 73 and 74 made of hitz.cbeständigem material, such as ceramic or asbestos, be provided. After welding Finally, a copper hand 75 is placed on the niobium ends 71 to connect the stabilizing copper 70.

gelegt und bei 76 und 77 mit dem Slabilisierungskiipfcr 70 verschweißt. Eine andere voiteilhafte Verbindung*- möglichkeii für die Enden 68 und 69 der Außenleiter besteht darin, daß man beispielsweise an Stelle der halbrohrrörmigen Einsätze 73 und 74 aus hitzehe-and at 76 and 77 with the Slabilisierungskiipfcr 70 welded. Another beneficial connection * - possible for the ends 68 and 69 of the outer conductor is that, for example, instead of the half-tubular inserts 73 and 74 made of heat-heated

ständigem Material eine aus zwei Halbrohren bestehende Hülse aus Supraleitermaterial, im vorliegenden Beispiel aus Niob, vorsieht und die Niobenden 71 der beiden Außenleiter mit der Außenseite dieser Hülse, beispielsweise durch Schweißen, verbindet.permanent material a sleeve consisting of two half-tubes made of superconductor material, in the present case Example made of niobium, provides and the niobium ends 71 of the two outer conductors with the outside of these Sleeve, for example by welding, connects.

»5 Anschließend wird dann wiederum das Slahilisieningskupfer 70 der beiden l.eiterenden miteinander verbunden. Die erläuterte Verbindungstechnik hai insbesondere den Vorteil, daß sie einfach uingefllhrl werden kann und daß auch an den besonders kritischen»5 Then again the slahilizing copper 70 of the two ends of the conductor are connected to each other. The connection technology explained is particularly important the advantage that they are simply can be and that also to the particularly critical

so Verbindungsstellen die unmittelbare Kühlung des Innenleilers und des Außenleiter durch das Kühl· mittel erhalten bleibt.so the immediate cooling of the junctions The inner conductor and the outer conductor through the cooling medium is retained.

Einige wichtige elektrische und mechanische Daten der vorstehend erwühnicn Kunststoffe sind in derSome important electrical and mechanical data of the plastics mentioned above can be found in the

folgenden Tabelle angegeben.given in the following table.

Zu den Tahellcnwerlcn ist zu bemerken, daß die Zugfestigkeit bei liefen Temperaluren noch wesentlich höher liegt als bei der Temperatur von 29.VK. für welche die Werte in der Tabelle angegeben sind.With regard to the tableware it should be noted that the Tensile strength at running temperatures is still significantly higher than at the temperature of 29th VK. for which the values are given in the table.

In Fig. H ist eine an der Innenseite eines rohrförmigen Kunstsiofftrilgers 81 anliegende bandförmige Innenleiterweinlol dargestellt, bei welcher die nebeneinanderliegenden Windungen einander mit ihren supraleitenden Schichten überlappen. Die supraleitendeFIG. H shows a strip-shaped inner conductor roller lying on the inside of a tubular plastic carrier 81, in which the adjacent turns overlap one another with their superconducting layers. The superconducting one

°5 Schicht 82 ist dabei gegenüber der norimillciienden Schicht 83 des Handes derart versetzt angeordnet, daß sie an einer Handkante über diese überstehl und im «lcr anderen Handkanle geaenüher dieser zurück·° 5 layer 82 is opposite the norimillciienden Layer 83 of the hand is offset in such a way that it steals over the edge of the hand and in the other hand channels closer to this one back

IlIl

gesetzt isi. Ein solches Hand kann heispielsweisedadurch iiergeslclll werden, dall man ein Niobband 82 auf ein Kupferband 83 auf planiert. Diese Art der Überlappung hai den Vorteil, dall an den Kundkanten keinerlei /usäl/liehen Verluste im Kupfer entstehen. Die erlindungsgemüllen flexiblen, koaxialen Leiterpaarc können natürlich auch bei Kabeln verwendet werden, bei denen das Kühlmittelrohr, das Strahlungsschild und das äußere Schutzrohr flexibel, beispielsweise aus Wellrohr, ausgebildet sind. Auch beiset isi. Such a hand can, for example, thereby iiergeslclll, as you have a niobium band 82 on a Copper band 83 leveled on. This type of overlap has the advantage of being at the customer edges There are no / usäl / borrowed losses in the copper. The flexible, coaxial conductor pairs according to the invention can of course also be used for cables where the coolant pipe, the radiation shield and the outer protective tube are flexible, for example made of corrugated tube. Also at

solchen Kabeln kann von den vorteilhaften Eigenschaften der Lciterpaure, insbesondere \on deren leichten Transportfähigkeit, Gebrauch gemacht werden. Um bei solchen Kabeln eine ausreichende mechanische Stabilität /u erreichen, sind jedoch /wischen den flexiblen Aullenrohren /ahlreiche Abstützungen erforderlich, welche die Wärmeisolation verschlechtern. Kabel mit starrem Kühlmiltelrohr, Strahlungsschild und Schutzrohr werden daher bevorzugt.such cables can benefit from advantageous properties of the Lciterpaure, especially \ on theirs easy portability, use can be made. In order to have a sufficient mechanical Achieve stability / u, however / between the flexible outer tubes / numerous supports are required, which deteriorate the thermal insulation. Cable with rigid cooling medium pipe, radiation shield and protection tube are therefore preferred.

PolyäthylenPolyethylene l'ulytclrafluoräihylenl'ulytclrafluoroethylene N>UmN> around lan Λ bei 4,2" K lan Λ at 4.2 "K 1,5· H) '·1.5 H) ' 1,2· 10"1.2 x 10 " 2-10 '2-10 ' Dielektrizitätskonstante ι bei 4,2 K
Elektrische Durchschlagfestigkeit bei
4 T¹K Dielectric constant ι at 4.2 K
Electric strength at
4 T ¹ K 2,25
92 kV,mm2.25
92 kV, mm 2,1
134 kV /mm2.1
134 kV / mm 2,4
111 kV mm2.4
111 kV mm Schrumpfung e
Elastizitätsmodul /:" bei 293" K ...
Auftretende Zugspannung e · E ...
Zugfestigkeit bei 2^l).V K Shrinkage e
Modulus of elasticity /: "at 293" K ...
Occurring tensile stress e E ...
Tensile strength at 2 ^l ) .VK ■) All/
200 bis 14(M)N/nim^J
52 bis 36,4 N/nim-
8 bis 33 N;nim- ■) All /
200-14 (M) N / nim ^J
52 to 36.4 N / nim-
8 to 33 N; nim- 2,2"/,,
350 N/mm-
7,7 N/mm-
20 N/mm-2.2 "/ ,,
350 N / mm
7.7 N / mm
20 N / mm 0.¹>7⁰..„
17(X) N/mm-
l(i,5 N/mm-
50 bis 55 N niiii^; 0. ¹ > 7 ⁰ .. "
17 (X) N / mm-
l (1.5 N / mm-
50 to 55 N niiii ^; Hier/.u 2 Blatt ZeichnungenHere / .u 2 sheets of drawings

Claims (1)

Patentansprüche:Patent claims: L Supraleitendes Kabel, insbesondere supraleitendes Wechselstromkabel, mit wenigstens einem in einem Kühlmittelrohr angeordneten, gegegebenfalls aus vorgefertigten Teilstücken zusammengesetzten, koaxialen Leiterpaar, dessen jeweils rohrförmiger, aus supraleitendem und elektrisch normalleitendem Metall zusammengesetzter Innen- und Außenleiter durch eine m Kunststoffisolation voneinander getrennt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffisolation als ein bei Raumtemperatur biegsamer rohrförmiger Träger ausgebildet ist, daß der Innen- und der Außenleiter aus jeweils einem aus supraleitendem und elektrisch normalleitendem Metall zusammengesetzten, zu einer einlagigen Wendel gewickelten Band bestehen, daß die den Innenleiter bildende Wendel an der Innenseite des rohrförmigen Trägers anliegt und daß die den Außenleiter bildende Wendel auf die Außenseite des rohrförmigen Träger aufgewickeltL superconducting cable, in particular superconducting alternating current cable, with at least one arranged in a coolant pipe, possibly composed of prefabricated sections, coaxial pair of conductors, each of which is tubular, made of superconducting and Normally conductive metal composed of inner and outer conductors through a m Plastic insulation are separated from each other, characterized in that the Plastic insulation is designed as a tubular support that is flexible at room temperature, that the inner and outer conductors each consist of a superconducting and an electrically normal conductive one Metal composite, wound to form a single-layer coil, consist that the coil forming the inner conductor on the Inside of the tubular support rests and that the coil forming the outer conductor on the Outside of the tubular support wound