DE9005743U1 - Ein- oder mehradriges supraleitendes Kabel - Google Patents

Description

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Beschreibung

Die vorlieget»^ Erfindvir" betrifft ein ein- oder mehradriges "lektrisches Kabel, £-?ssen Lsiter aus Hochtemperatar-Supraleiter-ii«t:crialien bestehen oder solche Materialien auf oder in einem Träger enthalten, wobei jeder Leiter in parallel geführte einzelne Leitersträn-ge aufgeteilt ist.

Eine solche Leiterkonstruktion für supraleitende Kabel ist bereits vorgeschlagen worden (P 39 35 192.0), wotsi hier die supraleitende Schicht auf einem gewellten Metallrohr angeordnet ist und zur Aufteilung des Gesamtleiterquerschnittes in Einzelquerschnitte jeder Leiter aus miteinander verseilten gewellten Metallrohren kleinerer Querschnitte bestehen. Die Aufteilung des Gesamtleiterquerschnittes in Einzelquerschnitte sichert einen problemlosen Energietransport auch im Bereich die Supraleitfähigkeit bewirkendet Temperaturen. Die Stromverdrängung bei der Energieübertragung wird minimiert, Flexibilität, Biegbarkeit und Trommelbarkeit sind gewährleistet.

Nun gibt es aber Fälle, bei denen die supraleitenden Kabel aufgrund der zu verbindenden oder zu speisenden Aggregate, z. B. in der Elektronik, im Durchmesser reduziert werden

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müssen, um einmal eine erhöhte Flexibilität des Kabels sicherzustellen und zum anderen eine wenig aufwendige Anschlußtechnik zu gewährleisten.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zu finden, hochflexible supraleitende Kabel zu schaffen, die auch einem geringen Platzangebot genügen sow: s mit haute üblichen Vsiiiin:' ^gstec^niken angeschlossen werden können.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch, daß die Leiterstränge nach Art einer Flachbandleiturg in einer Ebene nebeneinanderliegend angeordnet sind, die i;i sich über die gesamte Länge verdrillt ist. Ein solches Gebilde ist hochflexibel, die Trommelbarkeit ist gewährleistet, so daß die Herstellung auch oxidkeramischer Supraleiter in großen Längen sichergestellt ist.

Die Verdrillung des als ?lachbandleitung aufgebauten elektrischen supraleitfähigen Kabels kann als gleichmäßige Wendel längs der gesamten Länge verlaufen, man kann aber auch dem Zuge neuerer Entwicklungen in der Kabeltechnik folgen und die Verdrillung des Kabels so vornehmen, daß sie mit wechselnder Drallrichtung längs der gesamten Kabellänge angeordnet ist. Unabhängig davon jedoch, in welcher Art die Verdrillung vorgenommen wird, können in Weiterführunq des Erfindungsgedankens die in einer Ebene nebeneinanderliegenden und insgesamt verdrillten einzelnen Leiterstränge auch einen Träger wendelförmig umschließen. Dieser Träger kann z. B. ein flexibles Kühlrohr sein, in dem das Kühlmittel längs geführt ist, es kann aber auch beispielsweise, um die Zugfestigkeit des gemäß der Erfindung aufgebauten Kabels sicherzustellen, eine feele aus einem hochzugfesten Werkstoff sein, beispielsweise ein Strang aus hochzugfesten Fasern.

Wie ausgeführt, ist mit der Erfindung der Gesamtleitquerschnitt in Einzelquerschnitte aufgeteilt, um

einen problemlosen Energietransport auch bei den die Supraleitfähigkeit bewirkenden Temperaturen sicherzustellen. Sind die einzelnen Leiterstränge aus einem keramischen supraleitfähigen Material hergestellt oder ist eine solche Materialien enthaltende Schicht auf einem Träger angeordnet, dann kann es wegen der mechanischen Beanspruchung der einzelnen Leiterstränno_; z. B. bei der Herstellung oder bei der Verlegung bzw. im Betrieb, von Vorteil sein, die einzelnen Leiterstricke mit einer Schutzhülle bzw. einer Isolierung zu umgeben. Im einfachsten Fäll kann nisn, wie bei Flachbandlei hungen generell auch üblich, hierzu eine für alle Leiter gleichzeitig wirkende Umhüllung verwenden. Man Kann abweichend hiervon aber auch so vorgehen, daß die einzelnen Leiterstränge zuerst mit einer Isolierschicht umgeben werden und daß dann anschließend zum Zusammenfassen dieser Leiterstränge zu der verdrillten Flachbandleitung die gegeneinander gerichteten Hüllen der einzelnen Leiterstränge miteinander verklebt oder verschweißt werden bzw. die Leiterstränge zwischen zwei Folien einkaschiert oder mit einer gemeinsamen Hülle zusätzlich umspritzt werden. Dabei wird man die hierbei verwendeten Materialien zweckmäßig dem jeweiligen Eigsr.Gchaf tbedürf nis, d- h. ob Isolieruna oder mechanischer Schutz, anpassen.

Die in sich verdrillten Leiter des supraleitfähigen Kabels nach der Erfindung werden zweckmäßig im verdrillten Zustand von einer Außenhülle umgeben. Diese Hülle dient einmal dem mechanischen Schutz der darunter befindlichen elektrischen Leiterstränge, gleichzeitig aber auch der Fixierung der Wendeiform des supraleitenden Kabels. Die äußere Hülle kann so aufgebracht sein, daß durch entsprechende Wahl der Abmessungen oder durch eine Werkstoffauswahl die innere Wendel in dem äußeren Rohr gleiten kann, so daß unabhängig von der Gesamtbewegung des Kabels zusätzlich eine Verschiebung der Leiterelemente in dem Schutzrohr möglich ist. Hierdurch ist die mechanische

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Beanspruchung der supraleitfähigen Stränge vermindert, das gilt insbesondere für die Fälle, bei denen die supraleitenden Schichten aus einem keramischen Mischoxid zur Erreichung hoher Sprungtemperaturen hergestellt sind.

Besteht eine solche Gefahr nicht, dann ist es auch möglich, durch entsprechende Steuerung der Extrusionstemperaturen oder durch Auswahl entsprechender Werkstoffe, die innere Wendel mit dem Außenschutzrohr zu verkleben oder zu verschweißen, so daß ein mechanisch einheitliches

Abschließend kam. über dieser äußeren Schutzhülle, die entweder mit der inneren Wendel verklebt ist oder über dieser gleitet, wie bei supraleitenden Kabeln sonst auch üblich, eine thermische Isolierung vorgesehen werden.

Die Erfindung sei anhand des in der Figur dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Die zunächst in einer Ebene nebeneinanderliegenden supraleitfähigen Leiterstränge 1 bestehen aus einem inneren Kern 2 aus einem keramischen Mischoxid, das bei Temperaturen von 100 K und darüber in den supraleitfähigen Zustand überführt wird. Als äußere Hülle für diese supraleitfähige Keramikseele dient eine metallische rohrförmige Hülle 3, beispielsweise aus Silber oder einer Silberlegierung, die die für die Erzeugung der Supraleitfähigkeit notwendige Sauerstoffdurchlässigkeit aufweist. Zusammengehalten werden die hier unisolierten Leiterstränge 1 durch eine allen Strängen gemeinsame Hülle 4 aus einem geeigneten Polymermaterial, beispielsweise auf Basis Polyolefin oder Poiyolefinmischpolymerisaten. Die gemeinsame Hülle 4 kann aber auch aus einem gut wärmeleitenden Metall, z. B. Kupfer oder Silber, bestehen, so daß für den Quenchfall genügend Wärmespeichervermögen zur Verfügung steht. Die Einzelstränge 1 bilden gemeinsam den wirksamen Gesamtguerschnitt des elektrischen Kabels.

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Um sicherzustellen, daß die für bevorzugte Anwendungsbereiche notwendige Flexibilität gewährleistet ist, ist das nach Art einer Bandleitung hergestellte supraleitfähige Kabel, wie dargestellt, verdrillt, so daß sich über dia Länge eine Wendelform der Bandleitung ergibt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Flachbandleitung in sich verdrillt, ebenso ist es selbstverständlich möglich, diese Leitung über einem Kern wendelförmig aufzubringen. Zum Schutz der Wendel, beispielsweise auch um diese Wendel in ihrer mechanischen Form zu halten, dient die äußere Schutzhülle 5 aus einem geeigneten Polymermaterial, wobei dieses Material so eingestellt ist, daß die für einen äußeren Schutz erforderliche Abriebfestigkeit und gegebenenfalls Flammenbeständigkeit sichergestellt ist. Die Schutzhülle kann auch ein metallischer Wellmantel sein, so daß der Leiter ähnlich einer Wendel in einem HF-Kabel gestaltet ist. Der Zwischenraum kann zur Aufnahme des Kühlmediums, z. B. flüssigen Stickstoffes, dienen. Falls erforderlich, kann noch über dieser Hülle 5 oder der vorgenannten eine zusätzliche Hülle angeordnet sein, die auch mehrschichtig aufgebaut sein kann und als thermischer und/oder elektrischer Schutz- dient. Ebenso kann man auch so vorgehen, daß entsprechend dem jeweiligen Anwendungsfall auf die Hülle 5 verzichtet und stattdessen unmittelbar auf die gewendelte Flachbandleitung aus supraleitfähigen Einzelsträngen eine thermische Isolierung aufgebracht wird.

Claims (8)

i « r~ · Schutzansprüchf

1. Ein- oder mehradriges elektrisches Kabel, dessen Leiter aus Hochtemperatur-Supraleiter-Materialien bestehen oder solche Materialien auf oder in einem Träger enthalten, wobei jeder Leiter in parallel geführte einzelne Leiterstränge aufgeteilt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterstränge nach Art einer Flachbandleitung in einer Ebene nebeneinander liegend angeordnet sind, die in sich über die ganze Länge verdrillt ist.

2. Kabel nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, d>:3 die Verdrillung als gleichmäßige Wendel längs der gesamten Länge verläuft.

3. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdrillung mit wechselnder Drallrichtung längs der gesamten Länge verläuft.

4. Kabel nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die in einer Ebene nebeneinander liegenden einzelnen Leiterstränge einen Träger wendelförmig umschließen.

5. Kabel nach Anspruch 1 oder einem der folgenden,
dadurch gekennzeichnet, daß dis einzelnen
Leiterstränge gegeneinander elektrisch isoliert sii

6. Kabel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die allen Leitersträngen gemeinsame Hülle
gleichzeitig die elektrische Isolierung der
Leiterstränge bewirkt.

7. Kabel nach Anspruch 1 oder einem der folgenden,
dadurch gekennzeichnet, daß die in sich verdrillte die einzelnen Leiterstränge enthaltende
Flachbandleitung in der verdrillten Form von einer Schutzhülle umgeben ist.

8. Kabel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß über der Schutzhülle oder anstatt dieser eine
thermische Isolierung vorgesehen ist.