冷卻用於超導電纜的設備的方法
2023-05-01 14:47:06 1
專利名稱：冷卻用於超導電纜的設備的方法
技術領域：
本發明涉及一種冷卻用於超導電纜的設備的方法，所述設備具有兩個絕熱的終端和至少一個布置在所述兩個終端之間的絕熱的管狀低溫恆溫器，在所述低溫恆溫器中布置有至少一根超導電纜，伴隨該超導電纜，冷卻劑儲備中現有的液氮藉助泵經過第一終端和低溫恆溫器泵送至第二終端(EP 2328156A1)。
背景技術：
超導電纜在當今技術中具有由包含陶瓷材料的複合材料製成的電導體，該陶瓷材料在足夠低的溫度下進入超導狀態。在足夠的冷卻下，只要不超過特定的電流強度，相應構造的導體的直流電阻為零。適合的陶瓷材料例如為BSCCO(鉍-鍶-鈣-銅-氧化物)作為第一代材料或ReBCO (稀土 -鋇-銅-氧化物)，尤其是YBCO (釔-鋇-銅-氧化物)作為第二代材料。在已知的技術中，這種超導導體用液氮冷卻，液氮為此具有通常小於77K的工作溫度。為了將液氮冷卻至給定的溫度，在已知的方法中使用與泵連接的冷卻設備，藉助泵在足夠的壓力下將液氮泵送入一個終端，並且通過低溫恆溫器泵送至另一個終端，即第二終端。這種方法例如在開頭提到的EP 2328156A1中進行了描述。液氮可以從第二終端通過適當管道引回各冷卻設備，以重新冷卻到工作溫度。耗費總體較高並且已知的冷卻設備具有在必要時必須更換的磨損部件。因此這種冷卻設備需要不斷地維修。
發明內容
本發明所要解決的技術問題在於，簡化開頭所述的方法。該技術問題按本發明這樣解決，即-將至少一個真空絕熱的貯罐用於儲存冷卻劑，處於工作溫度的液氮位於該貯罐中並且作為冷卻劑被泵從貯罐內抽出，並且-為了提供設備運行所需的液氮量，在不斷的運行中補充所述貯罐中所含有的液氮儲備或者轉接到另一含有液氮的貯罐。所述方法可以幾乎不用維護地工作，因為不存在用於冷卻液氮的磨損部件。液氮製造者能夠為設備運行人員提供填充有液氮的貯罐(貯罐本身不用花錢或者說空貯罐可換回錢)使用。在優選的實施形式中，在不斷的運行中每隔一段時間就補充液氮。但也可以使用第二貯罐，在必要時轉接到第二貯罐以不間斷運行地為設備供給液氮。隨著與設備供給部位距離的增大而逐漸升溫的液氮被有利地引回貯罐，液氮在貯罐中可以汽化。在汽化時產生的冷卻氣體隨即可以有利地充分用於對設備部件進行附加的冷卻，例如用於冷卻終端。若例如在設備直流運行中在兩個終端之間布置有兩個低溫恆溫器，而每個低溫恆溫器均包含超導電纜，則也可以在第二終端上連接具有液氮的貯罐。
以下參照附圖在實施例中闡述按照本發明的方法。在附圖中:圖1以示意圖示出具有至少一根超導電纜的設備；圖2示出沿剖切線I1-1I剖切圖1得到的剖面的放大圖；圖3示出設備相對圖1的補充實施方式。
具體實施例方式圖1示出第一終端I和第二終端2，在兩個終端之間布置有低溫恆溫器3。終端I和2以及低溫恆溫器3本身是已知的。因此，在此不深入討論它們的具體結構。終端I或2基本上由真空絕熱的殼體構成，在該殼體中包含所有用於連接至少一根超導電纜的電力構件，並且所述殼體具有用於連接在正常溫度下運行的電纜的穿壁套管。低溫恆溫器3基本上由至少一個絕熱的金屬管構成。這種低溫恆溫器3也可以相應於圖2具有兩個間隔的彼此同心地布置的金屬管4和5，在這兩個金屬管4和5之間設有真空絕熱層6。在低溫恆溫器3中布置有至少一根超導電纜SK，該超導電纜的結構同樣基本上是已知的。因此，在此也不對該結構進行深入討論。低溫恆溫器3還圍成了自由空間FR，在設備運行時，液氮作為用於超導電纜SK的冷卻劑被導引通過該自由空間FR。所述設備還包括真空絕熱的含有液氮的貯罐7。貯罐7通過絕熱的管道8與第一終端I相連，在管道8中連接有泵9。可能存在的第二貯罐10用虛線畫出。當第一貯罐7中不再具有足夠的液氮時，第二貯罐10可以與第一終端I相連。貯罐7 (必要時還有貯罐10)通過絕熱的管道11與第二終端2相連。為了在設備中保持可預設的壓力水平，可以在進入貯罐7 (或者10)的入口之前在管道11中安裝調壓閥12。按照本發明的方法例如如下進行:在所有電力傳輸路徑已鋪設貫通之後(但在真正接通電壓之前)，藉助泵9將液氮導引到第一終端I中，並且以足夠大的壓力通過終端I和低溫恆溫器3泵送至第二終端2。一旦超導電纜SK被充分冷卻，則可將超導電纜連接到電源上。通過由貯罐7不斷地輸入液氮來保持對電纜SK的冷卻。在不斷的運行中，有利地連續向貯罐7中補充液氮儲備，以便保持對於設備可靠運行來說足夠的液氮水平。在必要時，也可以切換到貯罐10來供給液氮。貯罐7可以再次被填充。在這種情況下，為了始終為設備供給足夠的液氮，可以在貯罐7和10之間來回切換。在所述方法的一種優選實施形式中，當到達第二終端2時在傳輸路徑的末端處升溫的液氮通過管道11被引回貯罐7。液氮隨即可以在貯罐7中汽化。在汽化時產生的冷卻氣體可以有利地被充分用於對設備部件進行附加的冷卻，例如用於冷卻終端。幾乎加熱到環境溫度的氣態氮可以被排放到周圍環境中。當在按照圖3的直流傳輸中在兩個終端I和2之間設有兩個低溫恆溫器13和14，而每個低溫恆溫器含有一根超導電纜以分開地接通電源進行電力傳輸時，也可以有利地應用按照本發明的方法。在這種設備中，可以在第二終端的區域內布置另一個真空絕熱的含有液氮的貯罐15。液氮在必要時通過絕熱的管道16輸入第二終端2，在該管道16中連接有泵17。
用於冷卻該設備的方法例如優選這樣進行，使得液氮被輸入第一終端I並且通過低溫恆溫器13泵送至第二終端2。在該處，被加熱的液氮可以通過絕熱的管道18導引到貯罐15中，並且產生了之前所述的對冷卻氣體的附加冷卻效果。同時從貯罐15中將液氮輸送至第二終端2，並且通過低溫恆溫器14泵送至第一終端I。被加熱的液氮可以在該處通過絕熱的管道19導引到貯罐7中。為了在設備中保持確定的預設壓力水平，也可以在這種具有兩個貯罐7和15的實施形式中在各貯罐入口之前在回引的管道內安裝調壓閥。
權利要求
1.一種冷卻用於超導電纜的設備的方法，所述設備具有兩個絕熱的終端和至少一個布置在所述兩個終端之間的絕熱的管狀的低溫恆溫器，在所述低溫恆溫器中布置有至少一根超導電纜，伴隨該超導電纜地將冷卻劑儲備中現有的液氮藉助泵經過第一終端和低溫恆溫器泵送至第二終端，其特徵在於， -將至少一個真空絕熱的貯罐(7)用於儲存冷卻劑，處於工作溫度的液氮位於該貯罐中並且被泵從貯罐內抽出，並且 -為了提供設備運行所需的液氮量，在不斷的運行中補充所述貯罐(7)中所含有的液氮儲備或者轉接到含有液氮的另一貯罐(10)。
2.按權利要求1所述的方法，其特徵在於， -液氮從所述第二終端⑵經由絕熱的管道(11)被引回所述貯罐(7)並且 -由此通過汽化產生的冷卻氣體用於附加地冷卻所述設備。
3.按權利要求2所述的方法，其特徵在於，在所述管道(11)中裝入調壓閥(12)。
4.按權利要求1所述的方法，其特徵在於， -在所述兩個終端(1、2)之間布置有兩個低溫恆溫器(13、14)，這兩個低溫恆溫器分別包含至少一條超導電纜， -在所述兩個終端(1、2)的每一個附近分別布置有與該終端相連的、真空絕熱的貯罐(7、15)並且 -所述液氮從其中一個貯罐(7)開始被泵送通過其中一個低溫恆溫器(13)，並且從另一個貯罐(15)開始被泵送通過另一個低溫恆溫器(14)。
全文摘要
本發明涉及一種冷卻用於超導電纜的設備的方法，所述設備具有兩個絕熱的終端(1、2)和至少一個布置在所述兩個終端之間的絕熱的管狀的低溫恆溫器(3)，在所述低溫恆溫器中布置有至少一根超導電纜。冷卻劑儲備中現有的液氮藉助泵(9)經過第一終端和低溫恆溫器泵送至第二終端。將至少一個真空絕熱的貯罐(7)用於儲存冷卻劑，處於工作溫度的液氮位於該貯罐中並且被從貯罐內抽出。為了提供設備運行所需的液氮量，在不斷的運行中補充貯罐(7)中所含有的液氮儲備或者轉接到另一含有液氮的貯罐(10)。
文檔編號H01B12/16GK103165246SQ20121054811
公開日2013年6月19日 申請日期2012年12月17日 優先權日2011年12月19日
發明者克勞斯.施佩爾, 馬克.施特姆勒, 弗蘭克.施密特 申請人:尼克桑斯公司