專利名稱：具有至少一根超導(dǎo)電纜的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一個(gè)具有至少一根超導(dǎo)電纜和一個(gè)低溫恒溫器的系統(tǒng)。超導(dǎo)電纜至少 具有一根超導(dǎo)導(dǎo)體，低溫恒溫器圍繞電纜設(shè)置，由兩根金屬管，即內(nèi)管和外管構(gòu)成，所述內(nèi) 管和外管同心布置，相距一定的距離，相對(duì)于它們的縱向形成有波紋，且在它們之間布置有 真空絕緣層(EPl 720 176 Bi)。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)代技術(shù)中，超導(dǎo)電纜具有由復(fù)合材料制成的導(dǎo)電體，復(fù)合材料包括陶瓷材料， 其在足夠低的溫度下可以轉(zhuǎn)變?yōu)槌瑢?dǎo)態(tài)。如果不超過(guò)一定的電流等級(jí)，在提供了足夠的冷 卻時(shí)，由此形成的導(dǎo)體的直流電阻是0。比如，YBC0(釔鋇銅氧化物)、BSCCO(鉍鍶鈣銅氧 化物)就是合適的陶瓷材料。再比如，將諸如這些的材料轉(zhuǎn)變?yōu)槌瑢?dǎo)態(tài)的足夠低的溫度在 67K到IlOK之間。例如，氮?dú)?、氦氣、氖氣、氫氣或者它們的混合物都是合適的冷卻劑。DE601 29 172 T2公開(kāi)了一種具有低溫介電超導(dǎo)電纜的輸電系統(tǒng)，超導(dǎo)電纜置于 由兩根管構(gòu)成的低溫恒溫器中，這兩根管同心布置，并被真空絕緣層隔開(kāi)。電纜具有設(shè)于管 狀支撐體上的超導(dǎo)體、圍繞該支撐體的介電層和設(shè)于該支撐體上的超導(dǎo)回路導(dǎo)體。在低溫 恒溫器中留有用于通過(guò)冷卻劑的空間，該冷卻劑還可以通過(guò)管狀支撐體。由于電場(chǎng)強(qiáng)度增 大，諸如這種的系統(tǒng)的交流損耗比較高，結(jié)果需要設(shè)置較厚的絕緣介電層。電纜并于是低溫 恒溫器的直徑也都相應(yīng)增大。在根據(jù)本文開(kāi)頭引用的EPl 720 176B1所公開(kāi)的系統(tǒng)中，帶波紋輪廓的超導(dǎo)電纜 設(shè)置于低溫恒溫器中，低溫恒溫器由兩根金屬管構(gòu)成，這兩根金屬管相對(duì)于彼此同心布置 并相對(duì)于它們的縱向橫向褶皺。在管間設(shè)置有真空絕緣層。電纜上的波紋輪廓由在特定點(diǎn) 上與其連接的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)構(gòu)成。這個(gè)例子的目的是為了補(bǔ)償電纜遇冷時(shí)的收縮。在這個(gè)系統(tǒng) 中，由于低溫恒溫器不僅包圍電纜，而且包圍冷卻劑通過(guò)的空穴，因此具有DE601 29 172T2 中的系統(tǒng)同樣的缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是對(duì)上面描述的系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，從而在一方面使得降低交流損耗成 為可能，在另一方面使得降低介電層的電場(chǎng)強(qiáng)度成為可能。在本發(fā)明中通過(guò)以下方法實(shí)現(xiàn)了上述目的-電纜具有中心管形支撐體，用于通過(guò)冷卻劑并支撐超導(dǎo)電纜。-電纜的周?chē)鼑杏山^緣材料構(gòu)成的緩沖層，該緩沖層用于保護(hù)電纜免受機(jī)械 損害，并且，-低溫恒溫器的內(nèi)管至少以密封方式置于緩沖層上。在本系統(tǒng)中，低溫恒溫器的內(nèi)導(dǎo)體置于超導(dǎo)電纜上并插入緩沖層，在內(nèi)導(dǎo)體和超 導(dǎo)電纜之間沒(méi)有任何實(shí)質(zhì)性的自由空間。因此，至少低溫恒溫器在徑向上的尺寸可以減小。 通過(guò)將內(nèi)導(dǎo)體上的波紋槽(wave trough)擠入緩沖層，上述尺寸被進(jìn)一步減小。因此，冷卻劑實(shí)際上只在中心管形支撐體內(nèi)流動(dòng)，從而使得超導(dǎo)導(dǎo)體直接被冷卻。相比于在低溫恒溫 器中設(shè)置圍繞電纜的空腔以供冷卻劑通過(guò)的情況，這種做法使得導(dǎo)體的溫度能夠以相當(dāng)好 的方式被監(jiān)測(cè)。電纜的交流損耗、以及介電層的電場(chǎng)強(qiáng)度都同樣被降低，也就使得介電層的 厚度減低成為可能?？傊虼说玫降南到y(tǒng)具有更好的電力特性和更小的外部尺寸。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，由低溫恒溫器的內(nèi)管和超導(dǎo)電纜構(gòu)成的單元緊密連接，并 且以大約0. 3%的額外長(zhǎng)度布置在低溫恒溫器的外管內(nèi)。由于波紋內(nèi)管是高度柔性的，并且 具有機(jī)械強(qiáng)度，因此這可通過(guò)將上述單元變形成波紋狀來(lái)實(shí)現(xiàn)。這使得可以通過(guò)一種簡(jiǎn)單 的方式來(lái)補(bǔ)償電纜冷卻時(shí)的收縮。


本發(fā)明的實(shí)施例可由下面的附解說(shuō)明圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)的橫截面圖。圖2是圖1所示系統(tǒng)的部分縱剖面圖。圖3是由圖2的系統(tǒng)改進(jìn)的一個(gè)實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式至少一根超導(dǎo)電纜設(shè)置于低溫恒溫器中，并被緩沖層包圍，低溫恒溫器的內(nèi)管置 于該緩沖層上。也可以在低溫恒溫器內(nèi)容納超過(guò)一根超導(dǎo)電纜，比如三根，這些電纜共同被 緩沖層包圍。作為所有實(shí)施方式的代表，下文將描述具有一根超導(dǎo)電纜的系統(tǒng)。圖2和圖3僅僅概略地顯示了超導(dǎo)電纜，緩沖層和圍繞緩沖層的低溫恒溫器的內(nèi) 管將更詳細(xì)地描述。1代表一根優(yōu)選地由銅構(gòu)成的管，這根管可以是平滑管形式，雖然它也可以沿著它 的縱向形成有橫向波紋，從而提高其柔性。一方面，管1用作超導(dǎo)電纜SK的管狀支撐體，超 導(dǎo)電纜SK由圍繞管1設(shè)置的超導(dǎo)導(dǎo)體2、圍繞超導(dǎo)導(dǎo)體2的介電層3、布置在介電層上并由 超導(dǎo)材料制成的屏蔽結(jié)構(gòu)4構(gòu)成。另一方面，管1用于供將電纜SK、電纜的導(dǎo)體2和電纜的 屏蔽結(jié)構(gòu)4轉(zhuǎn)變?yōu)槌瑢?dǎo)態(tài)的冷卻劑通過(guò)。電纜SK被用于提供機(jī)械保護(hù)并由絕緣材料制成的緩沖層5所包圍。絕緣材料優(yōu) 選地由塑料構(gòu)成，比如聚四氟乙烯、聚乙烯，并且例如可以在制造電纜SK的過(guò)程中通過(guò)擠 出從而施加到屏蔽結(jié)構(gòu)4上。然而，緩沖層5也可以通過(guò)依次將絕緣材料帶纏繞到屏蔽結(jié) 構(gòu)4上來(lái)制造。舉例來(lái)說(shuō)，絕緣材料的壁厚大概在2mm到IOmm之間。在已知的技術(shù)中，圍繞電纜SK的低溫恒溫器KR的內(nèi)管6是圍繞緩沖層5形成的， 低溫恒溫器KR由內(nèi)管6和相距一定距離圍繞內(nèi)管的外管7構(gòu)成。真空絕緣層8包括在內(nèi) 管6和外管7之間。內(nèi)管6和外管7各相對(duì)于它們的縱向形成有橫向波紋。波紋可以是環(huán) 形的或螺旋形的。內(nèi)管6的波紋槽是向內(nèi)的，至少以一種密封的方式置于緩沖層5上。在 一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，這些波紋槽至少輕微地穿透入緩沖層5中。如果內(nèi)管6上的波紋是螺 旋型的，在內(nèi)管6和緩沖層5之間將保留一個(gè)沿螺旋形狀延伸的中間空間，這個(gè)空間具有暢 通無(wú)阻的變化的尺寸，可以允許冷卻劑通過(guò)。為了制造圖1和圖2中的系統(tǒng)，圍繞內(nèi)管6同心地形成外管7，在它們之間插入分 隔物。最后低溫恒溫器KR的內(nèi)管6和外管7之間的間隙被抽成真空，從而形成真空絕緣層8。 在圖3顯示的電纜SK的優(yōu)選實(shí)施例中，首先，由具有緩沖層5的電纜和緊密?chē)?繞它的內(nèi)管6構(gòu)成的單元首先形成為波紋形狀，從而使得它的長(zhǎng)度比直線拉伸時(shí)長(zhǎng)大約 0.3%。然后，如上所述，在已經(jīng)形成為波紋狀的單元外，相對(duì)于波紋單元的中心軸，相距一 定的距離并且精確同心地形成有外管7。這個(gè)例子中的分隔物與內(nèi)管6的波紋形狀相配合。
權(quán)利要求
1.一種具有至少一根超導(dǎo)電纜并具有低溫恒溫器的系統(tǒng)，所述超導(dǎo)電纜至少具有一根 超導(dǎo)導(dǎo)體，低溫恒溫器圍繞該電纜設(shè)置，由兩根金屬管，即內(nèi)管和外管構(gòu)成；內(nèi)管和外管彼 此相距一定的距離同心布置，相對(duì)于它們的縱向形成有橫向波紋，并且在內(nèi)管和外管之間 布置有真空絕緣層，其特征在于電纜(SK)具有中心管狀支撐體(1)，用于供冷卻劑通過(guò)，所述超導(dǎo)導(dǎo)體(2)置于該中心 管狀支撐體(1)上；電纜(SK)四周被保護(hù)其不受機(jī)械損傷的緩沖層(5)包圍，該緩沖層由絕緣材料構(gòu)成；以及所述低溫恒溫器(KR)的內(nèi)管(6)至少以密封的形式置于所述緩沖層(5)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于低溫恒溫器(KR)的內(nèi)管(6)上的面向內(nèi) 的波紋槽至少輕微地?cái)D入緩沖層(5)中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的系統(tǒng)，其特征在于電纜(SK)和封閉圍繞它的低溫恒溫 器(KR)的內(nèi)管(6)具有波紋形狀，以便其長(zhǎng)度比沿直線拉伸時(shí)長(zhǎng)大約0.3%。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種具有至少一根超導(dǎo)電纜(SK)和低溫恒溫器(KR)的系統(tǒng)，超導(dǎo)電纜至少具有一根超導(dǎo)導(dǎo)體(2)，低溫恒溫器(KR)圍繞電纜設(shè)置，由兩根金屬管，即內(nèi)管(6)和外管(7)構(gòu)成；內(nèi)管和外管同心布置，并相距一定的距離；沿著內(nèi)管和外管的縱向形成有橫向波紋。在內(nèi)管和外管之間布置有真空絕緣層(8)。電纜(SK)具有一個(gè)供冷卻劑通過(guò)的中心管狀支撐體(1)，其上置有超導(dǎo)導(dǎo)線(2)。電纜(SK)被一個(gè)保護(hù)其不受機(jī)械損傷的緩沖層(5)包圍，該緩沖層由絕緣材料制成。低溫恒溫器(KR)的內(nèi)管(6)至少以一種封閉的形式置于緩沖層(5)上。
文檔編號(hào)H01B12/16GK102148074SQ20101062427
公開(kāi)日2011年8月10日 申請(qǐng)日期2010年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月30日
發(fā)明者雷納·索伊卡, 馬克·施泰姆爾 申請(qǐng)人:尼克桑斯公司