DE2825937A1

DE2825937A1 - Abstandswendel fuer koaxiale rohrsysteme

Info

Publication number: DE2825937A1
Application number: DE19782825937
Authority: DE
Inventors: Peter Dr Rer Nat Rohner
Original assignee: KM Kabelmetal AG
Current assignee: Kabelmetal Electro GmbH
Priority date: 1978-06-14
Filing date: 1978-06-14
Publication date: 1980-01-10
Also published as: FR2428779A1; JPS5843638B2; SU1074416A3; DE2825937C2; GB2026648B; JPS5510190A; GB2026648A; FR2428779B1

Description

Kabel- und Metallwerke
Gutehoffnungshütte Aktiengesellschaft

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12. Juni 1978

Abstandswendel für koaxiale Rohrsysterae

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Abstandswendel für
koaxiale Rohrsysteme mit einem zwischen den konzentrisch angeordneten Rohren bestehenden Temperaturgefälle. Solche Rohrsysteme sind beispielsweise in supraleitendem Zustand betriebene elektrische Kabel oder auch Rohr- bzw. Leitungsanordnungen für den Transport erwärmter oder gekühlter flüssiger
oder gasförmiger Medien.

Zur Übertragung elektrischer Energie sind bereits sogenannte
tiefstgekühlte Kabel bekannt geworden, bei denen die Leitungsstränge im Innern eines mit flüssigem Helium gefüllten Rohres angeordnet sdnd. Der Wärmeschutz nach außen wird durch weitere dieses Rohr konzentrisch umgebende und jeweils Zwischenräume
bildende Rohre jeweils größeren Durchmessers gebildet. In dem Raum zwischen dem innersten und dem nächstfolgenden Rohr kann ein Vakuum aufrechterhalten werden, während der Raum zwischen dem zweiten und dritten Rohr üblicherweise zur Unterteilung
des von außen nach innen gerichteten Temperaturgefälles mit
flüssigem Stickstoff gefüllt ist. Der Raum zwischen dem dritten und dem letzten, auf Raumtemperatur stehenden Rohr ist
wiederum evakuiert.

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Gleiche oder ähnlich aufgebaute Rohrsysteme können aber auch als sogenannte Kälteleitungen zum Transport von flüssigen Gasen oder anderen tiefgekühlten Medien Anwendung finden. Wesentlich bei all diesen Konstruktionen ist jedoch, daß die Wärmeverluste, sei es durch Wärmeleitung oder Strahlung, auf ein Minimum reduziert werden, damit ein wirtschaftlicher Betrieb solcher Systeme überhaupt möglich ist.

Zu diesem Zweck sind bereits zahlreiche Vorschläge für verlustarme Abstandshalter gemacht worden. So ist unter anderem eine Abstandswendel für koaxiale Rohrsysteme bekannt (DE-PS 1 775 4l0), die aus einzelnen, lose übereinander geschichteten Bändern besteht, die ihrerseits nur in Abständen zusammengehalten sind. Im eingebauten, d.h. montierten Zustand liegen die einzelnen Bänder nur an statistisch verteilten Berührungsstellen aneinander an, während dazwischen Spalte gebildet werden. Die wärmeübertragende Gesamtfläche wird damit wesentlich reduziert.

Ausgehend von dieser gegenüber dem sonstigen Stand der Technik bereits vorteilhaften Konstruktion einer Ab stands wendel liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Wärmeverluste bei koaxialen Rohrsystemen weiter zu verringern, ohne daß die Flexibilität solcher Anordnungen vermindert wird.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Wendel aus miteinander zopfartig verseilten oder geflochtenen Einzelsträngen besteht. Eine solche geflochtene Zopfwendel bietet gegenüber den bekannten Wendeln wesentliche Vorteile. So wird zum einen der Wärmeübergang zwischen den einzelnen die Wendel aufbauenden Strängen auf eine punktweise Berührung reduziert, im Gegensatz zu einer flächenhaften Berührung bei der aus geschichteten Bändern bestehenden Wendel. Zum anderen variiert der Durchmesser der Wendel nach der Erfindung sehr stark, so daß auch die Anzahl der Berührungspunkte mit den Rohrwandungen stark vermindert wird. Hinzu kommt, daß die Abstandswendel aufgrund ihres zopfartigen Auf-

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baues sehr längselastisch ist, so daß sie bei Abkühlung nur geringe axiale Kräfte ausübt. In diesem Fall kann mit einer weiteren Reduzierung von Berührungspunkten mit den Rohrwandungen gerechnet werden, da sich der Durchmesser der Wendel verkleinert.

Die Zopfwendel enthält zudem, verglichen mit anderen Abstandswendeln, weniger Material, so daß der Aufbau einfacher und die Herstellung kostengünstiger wird. Eine besondere vorteilhafte Ausführung ergibt sich noch dann, wenn in Durchführung der Erfindung die Einzelstränge einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen. Die Berührungsstellen der nunmehr übereinander liegenden Stränge werden damit weiter verringert.

In Durchführung der Erfindung hat es sich ferner als vorteilhaft erwiesen, wenn die Einzelstränge der Zopfwendel aus Kunststoff hergestellt sind. Hierfür geeignet ist z.B. Polyäthylen, Polytetrafluoräthylen oder ähnliches. Abweichend hiervon ist es aber auch möglich und mitunter vorteilhaft, insbesondere, wenn erhöhte Zugbeanspruchungen in der Wendel zu erwarten sind, für die Einzelstränge ein geeignetes Metall zu wählen. Zum Beispiel ist ein aus einzelnen Stahldrähten verlitztes Seil für die Zwecke der Erfindung geeignet, wenn es sich um eine Hochtemperaturanwendung handelt.

Auch Kombinationen aus Metall und Kunststoff können eine vorteilhafte Verwendung finden. Letzten Endes wird der jeweilige Anwendungsfall entscheiden, welcher Ausführungsform der Vorzug gegeben wird ο

Die Oberflächen der Einzelstränge können glatt ausgebildet sein, was einer einfachen Herstellung der Stränge förderlich ist. Zur weiteren Verringerung des Wärmeübergangs kann es aber mitunter auch vorteilhaft sein, die Oberflächen der Einzelstränge aufzurauhen, sie z.B. mit einer längs- oder

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quergerichteten Riffelung zu versehen. Anstatt kompakte Kunststoffoder Metallstrange für die Zwecke der Erfindung einzusetzen, kann es insbesondere bei metallischen Strängen aus Gewichtsgründen, bei nichtmetallischen und metallischen Strängen aber auch aus Gründen einer weiter verringerten Wärmeleitfähigkeit von Vorteil sein, die Ein2Elstränge selbst wiederum aus Einzelelementen bestehen zu lassen. Auch kann hierbei bereits auf eine Kombination von Metall- und Kunststoffäden oder -drähten zurückgegriffen werden, indem aus diesen Elementen zunächst sogenannte Litzen hergestellt werden, die dann anschließend zur Zopfwendel verseilt oder verflochten werden.

Die Erfindung sei anhand der in der Figur schematisch angedeuteten Wendel näher erläutert.

Diese Abstandswendel, die z. B. bei der koaxialen Lagerung von biegbaren sogenannten Wellrohren für Flüssig-Helium-Leitungen Anwendung finden kann, besteht aus den Kunststoff-Einzel strängen 1 bis 4. Diese Einzelstränge sind zopfartig miteinander verflochten, und zwar vorteilhaft so, daß die Einzelstränge längs der Wendel wellenförmig verlaufen, wobei je zwei Stränge in der einen und die beiden anderen Stränge in einer hierzu senkrechten Ebene angeordnet sind.

Ohne Rücksicht auf die jeweilige Lage, z. B. des Einzelstranges 2, kann die Zopfwendel um das jeweils innere Rohr herumgewickelt werden, es ergibt sich in jedem Fall eine optimale Wärmedämmung. Wegen der gekrümmten Oberflächen der Einzelstränge, z. B. bei solchen mit kreisförmigem Querschnitt, findet an den Kreuzungsstellen der Elemente nur eine punkt förmige Berührung statt, die eine geringstmögliche Wärmeübertragung si chert. Als Verseilelement ist die Abstandswendel nach der Erfindung weitgehend zugspannungsunempfindlich, so daß sie mit den üblichen Wickelvorrichtungen kontinuierlich

aufgebracht werden kann. Da die Zopfwendel über den Gesamtquerschnitt weitgehend kreisförmig ist, ergibt sich als weiterer Vorteil die Unempfindlichkeit gegen lagerichtiges Aufbringen. Ein Verkanten oder Kippen der Wendel bringt keine Verschlechterung der Wa'rmedämmungseigenschaften mit sich.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel besteht die Zopfwendel aus vier Einzelsträngen. Es besteht selbstverständlich auch die Möglichkeit, eine größere Anzahl an Einzelsträngen zu

1.0 verwenden bzw. die Durchmesserwerte der Einzelstränge zu erhöhen, wenn z«B. ein größerer Gesamtquerschnitt wegen eines größeren Rohrabstandes gefordert wird. Auch können von der Kreisform abweichende Querschnitte, z.B. elliptische, dreieckförmige, quadratische usw. gewählt werden, wobei die Einzelstränge dann wieder entsprechend der Figur miteinander verflochten oder verseilt werden.

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Leerseite

Claims

Kabel- und Metallwerke Gutehoffnungshütte Aktiengesellschaft

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12. Juni 1978

Patentansprüche

f1.J Abstandswendel für koaxiale Rohrsysteme mit einem zwischen den konzentrisch angeordenten Rohren bestehenden Temperaturgefälle, beispielsweise für ein in supraleitendem Zustand betriebenes elektrisches Kabel oder ein Rohrsystem für den Transport erwärmter oder gekühlter flüssiger oder gasförmiger Medien, dadurch gekennzeichnet, daß die Wendel aus miteinander zopfartig verseilten oder geflochtenen Einzeldrähten besteht.

2. Abstandswendel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelstränge einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen.

3# Abstandswendel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Einzelstränge aus Kunststoff bestehen.

^. Abstandswendel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Einzelstränge aus Metall bestehen.

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ORIGINAL INSPECTED

5· Abstandswendel nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Wendel aus einer Kombination aus kunststoff- und Metallfaden besteht.

6. Abstandsvrendel nach Anspruch 1 oder einem der folgenden mit vier Einzelsträngen, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelstränge längs der Wendel wellenförmig verlaufen, wobei je zwei Stränge in der einen und die beiden anderen Stränge in einer hierzu senkrechten Ebene angeordnet sind,

7. Abstandswendel nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächen der Einzelstränge aufgerauht sind.

8. Abstandswendel nach Anspruch 7> dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächen der Einzelstränge eine längs- oder quergerichtete Riffelung aufweisen.

9· Abstandswendel nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelstränge selbst als Litzen ausgebildet sind.

10. Abstandswendel nach Anspruch 91 dadurch gekennzeichnet, daß die Litzen aus verseilten Kunststoff- und Metallfaden bestehen.