СВЕРХПРОВОДЯЩИЙ КАБЕЛЬ Российский патент 2009 года по МПК H01B12/14 

Область техники

[0001] Настоящее изобретение относится к сверхпроводящему кабелю, образованному содержащейся в теплоизоляционной трубке кабельной жилой.

Уровень техники

[0002] Обычно сверхпроводящий кабель образуют, помещая единственную кабельную жилу или скрученную кабельную жилу из множества составляющих элементов во внутреннее пространство теплоизоляционной трубки (см., например, патентную ссылку 1).

[0003] Кабельная жила последовательно от центра включает в себя каркас, сверхпроводник, изолирующий слой, экранирующий слой, защитный слой. Как показано на фиг.2, теплоизоляционная трубка А образована сдвоенными металлическими трубками из внутренней трубки А1 и внешней трубки А2, при этом для облегчения изгибания в качестве обеих трубок обычно используют гофрированные трубки, образованные с боковыми складками в продольном направлении. Кроме того, единственная жила или скрученная кабельная жила В с множеством составляющих элементов содержится во внутреннем пространстве внутренней трубки А1. Хладагент жидкий азот или т.п. протекает в зазоре между внутренней стороной внутренней трубки А1 и кабельной жилой В.

[0004] Для улучшения характеристик теплоизоляции промежуток между внутренней трубкой А1 и внешней трубкой А2 приводят в состояние разрежения. Кроме того, чтобы предотвращать теплоизлучение с наружной стороны через внешнюю трубку А2, внешнюю периферию внутренней трубки А1 снабжают ламинированным теплоизоляционным слоем путем наматывания теплоизоляционного элемента А3 лентовидной формы из суперизоляции или т.п.

[0005] Патентная ссылка 1: публикация выложенной заявки на патент Японии JP-A-9-152089.

Раскрытие изобретения

Проблемы, решаемые изобретением

[0006] Поскольку в теплоизоляционной трубке, образованной показанными на фиг.2 сдвоенными трубками, между внутренней трубкой и внешней трубкой расположен теплоизоляционный элемент, то на участке изгиба кабеля этот теплоизоляционный элемент сжимается внутренней трубкой и внешней трубкой. Когда теплоизоляционный элемент приходит таким образом в соприкосновение с внутренней трубкой и внешней трубкой, теплота снаружи легко проводится от внешней трубки к внутренней трубке через этот теплоизоляционный элемент, создавая проблему, заключающуюся в том, что количество проникающей теплоты возрастает.

[0007] Кроме того, в соответствии с конструкцией кабеля, показанного в патентной ссылке 1, в тех случаях, когда теплоизоляционная часть теплоизоляционной трубки не может быть вакуумирована на месте укладки с созданием высокой степени разрежения, это также является причиной, по которой кабель поставляют после предварительного вакуумирования теплоизоляционной трубки до высокой степени разрежения на заводе-изготовителе кабеля.

[0008] Кроме того, в случае поставки кабеля в состоянии разрежения, если внешняя трубка разрывается при транспортировке, то возникает проблема нарушения вакуума. Когда теплоизоляционная трубка разрывается, вакуумирование необходимо осуществлять повторно после ремонта с целью восстановления разорванного участка, и для такого вакуумирования требуются значительное время, усилия и затраты.

[0009] Основная задача изобретения заключается в создании сверхпроводящего кабеля, способного содействовать теплоизоляционной функции теплоизоляционной трубки. Кроме того, другая его задача заключается в создании сверхпроводящего кабеля, способного сохранять теплоизоляционную функцию теплоизоляционной трубки на минимальном уровне даже в случае, когда внешняя часть теплоизоляционной трубки разорвана при транспортировке.

Средства для разрешения проблем

[0010] Согласно изобретению предложен сверхпроводящий кабель, включающий в себя: кабельную жилу, имеющую сверхпроводник, и теплоизоляционную трубку с содержащейся в ней кабельной жилой, при этом теплоизоляционная трубка наслоена тремя или более металлическими трубками, имеющими различные диаметры от внутренней стороны в диаметральном направлении, а между соответствующими металлическими трубками образованы теплоизоляционные части. Особенно предпочтительным является выполнение с конструкцией, в которой теплоизоляционная трубка включает в себя первую металлическую трубку, вторую металлическую трубку и третью металлическую трубку, размещенные от внутренней стороны в диаметральном направлении, причем теплоизоляционная часть внутренней стороны образована между первой металлической трубкой и второй металлической трубкой, а теплоизоляционная часть внешней стороны образована на внутренней стороне третьей металлической трубки и на внешней стороне теплоизоляционной части внутренней стороны.

[0011] Кабельная жила может быть выполнена как единственная жила или структура из скрученных вместе трех жил. Кроме того, особо выделяется кабельная жила, последовательно от своего центра включающая в себя, например, каркас, сверхпроводник, изолирующий слой, экранирующий слой, защитный слой.

[0012] В качестве металлической трубки, входящей в состав теплоизоляционной трубки, может быть использована трубка с плоской поверхностью или может быть использована гофрированная трубка. Чтобы сделать кабель легко сгибающимся, в качестве металлической трубки предпочтительно использовать гофрированную трубку.

[0013] Кроме того, предпочтительно, чтобы материал металлической трубки был любым немагнитным материалом из нержавеющей стали, Cu, сплава Cu, Al и сплава Al.

[0014] Чтобы предотвращать излучение теплоты снаружи, между соответствующими металлическими трубками предпочтительно предусматривать многослойный теплоизоляционный элемент из суперизоляции или т.п.

[0015] Поскольку в соответствии с изобретением теплоизоляционная трубка образована тремя или более многочисленными трубками, то теплоизоляционной частью на внешней стороне предотвращается снижение степени разрежения за счет ограничения поступления молекул водорода, содержащихся в наружном воздухе, в теплоизоляционную часть самой внутренней стороны, и поддерживается теплоизоляционная функция теплоизоляционной части самой внутренней стороны.

[0016] Кроме того, поскольку теплоизоляционная часть на внутренней стороне защищена теплоизоляционной частью на внешней стороне, то даже в случае, когда металлическая трубка на наружной стороне повреждается, теплоизоляционная функция теплоизоляционной части на внутренней стороне сохраняется. В частности, если теплоизоляционную способность теплоизоляционной части на самой внутренней стороне задают наивысшей, то даже в том случае, когда теплоизоляционная часть на внешней стороне разрушается, минимальная теплоизоляционная способность может сохраняться.

[0017] Кроме того, даже когда при использовании кабеля в течение продолжительного периода времени из теплоизоляционного элемента, предусмотренного на соответствующих теплоизоляционных частях, выделяется газ и степень разрежения теплоизоляционной части снижается (внутреннее давление повышается), теплоизоляционная способность всей теплоизоляционной трубки сохраняется благодаря многослойной теплоизоляционной части.

[0018] Соответствующие теплоизоляционной части могут быть предусмотрены с одним и тем же уровнем теплоизоляционной способности, или же теплоизоляционная способность может быть задана понижающейся от внутренней стороны к внешней стороне. Когда теплоизоляционные способности должны быть сделаны одинаковыми, степени разрежения могут быть заданы на одинаковом уровне, или же могут быть приведены к одному уровню путем сочетания степени разрежения и теплоизоляционного элемента. Когда теплоизоляционную способность изменяют, что позволяет повысить теплоизоляционную способность всей теплоизоляционной трубки, то, поскольку степень разрежения в теплоизоляционной части на внешней стороне может быть задана низкой (внутреннее давление может быть задано высоким), вакуумирование может быть осуществлено без труда.

[0019] Например, когда теплоизоляционная трубка включает в себя первую металлическую трубку, вторую металлическую трубку и третью металлическую трубку, и этими металлическими трубками образованы теплоизоляционная часть внутренней стороны и теплоизоляционная часть внешней стороны, то из теплоизоляционных способностей теплоизоляционной части внутренней стороны и теплоизоляционной части внешней стороны теплоизоляционную способность теплоизоляционной части внешней стороны задают меньшей, чем теплоизоляционная способность теплоизоляционной части внутренней стороны. В этом случае благодаря приведению теплоизоляционной части внутренней стороны в состояние высокого разрежения и установлению теплоизоляционной части внешней стороны с более низкой степенью разрежения, чем степень разрежения теплоизоляционной части внутренней стороны (делая давление на теплоизоляционной части внешней стороны более высоким, чем давление теплоизоляционной части внутренней стороны), основная теплоизоляционная часть образуется теплоизоляционной частью внутренней стороны, а вспомогательная теплоизоляционная часть образуется теплоизоляционной частью внешней стороны.

[0020] Кроме того, когда металлические трубки образованы с тройной структурой, благодаря теплоизоляционной части внешней стороны теплоизоляционная способность теплоизоляционной части внутренней стороны может быть ограниченной из-за уменьшенного проникновения молекул водорода, содержащихся в наружном воздухе, а теплоизоляционная способность всей теплоизоляционной трубки может быть повышена благодаря такой структуре из двух теплоизоляционных частей.

[0021] В частности, когда толщину теплоизоляционного слоя теплоизоляционной части внешней стороны делают большой, то есть зазор между второй металлической трубкой и третьей металлической трубкой делают большим, то теплоизоляция теплоизоляционной части внутренней стороны теплоизоляционной частью внешней стороны может осуществляться еще более эффективно. В этом случае для сохранения зазора в заданном диапазоне предпочтительно между второй металлической трубкой и третьей металлической трубкой помещать прокладку наряду с теплоизоляционным элементом.

[0022] Кроме того, когда теплоизоляционную способность теплоизоляционной части внешней стороны делают более низкой по сравнению с теплоизоляционной способностью теплоизоляционной части внутренней стороны, то для того, чтобы сделать вакуумирование легким в осуществлении, предпочтительно уменьшать величину теплоизоляционного элемента, предусмотренного в теплоизоляционной части внешней стороны, и увеличивать зазор между второй металлической трубкой и третьей металлической трубкой.

[0023] Уменьшая толщину слоя теплоизоляционной части внешней стороны и задавая величину размещенного внутри нее теплоизоляционного элемента меньшим, чем толщина теплоизоляционного слоя, при вакуумировании теплоизоляционной части внешней стороны заданной степени разрежения можно достичь за короткий период времени. Если теплоизоляционная часть внешней стороны образована таким образом, то даже в том случае, когда теплоизоляционная часть внешней стороны разрушается, при вакуумировании после ремонта заданная степень разрежения может быть достигнута за короткий период времени.

[0024] Кроме того, согласно изобретению предпочтительно делать длину в осевом направлении теплоизоляционной части внутренней стороны меньшей, чем длина кабельной жилы, и делать длину теплоизоляционной части внешней стороны большей, чем длина теплоизоляционной части внутренней стороны.

[0025] Поскольку при выполнении таким образом длина теплоизоляционной части внешней стороны в продольном направлении кабеля может быть выполнена большей, чем длина теплоизоляционной части внутренней стороны, то теплоизоляционная часть внутренней стороны может быть полностью покрыта теплоизоляционной частью внешней стороны, и теплоизоляционная часть внутренней стороны может быть еще более надежно защищена теплоизоляционной частью внешней стороны.

[0026] Когда длину теплоизоляционной части внутренней стороны делают, как описано выше, меньшей, чем длина теплоизоляционной части внешней стороны, то предпочтительно делать длину второй металлической трубки в продольном направлении кабеля меньшей, чем длина фактической укладки кабельной жилы. В этом случае предпочтительно формировать теплоизоляционную часть внутренней стороны путем закрытия зазора между первой металлической трубкой и второй металлической трубкой на обоих концевых участках в продольном направлении второй металлической трубки, герметично закрывая и вакуумируя теплоизоляционную часть внутренней стороны. Согласно изобретению, для того чтобы достичь высокой степени разрежения, теплоизоляционную часть внутренней стороны вакуумируют не на месте укладки, а заранее на заводе-изготовителе кабеля.

[0027] Когда теплоизоляционную часть внутренней стороны формируют таким образом, длина теплоизоляционной части внутренней стороны в продольном направлении кабеля становится меньшей, чем длина фактической укладки кабельной жилы. Кроме того, длину фактической укладки жилы называют длиной кабельной жилы после укладки и присоединения кабельной жилы.

[0028] Если длину в осевом направлении теплоизоляционной части внутренней стороны делают меньшей, чем длина фактической укладки кабельной жилы, и вакуумируют теплоизоляционную часть внутренней стороны, то даже в том случае, когда кабельную жилу отрезают до фактической длины укладки на месте укладки, на месте укладки нет необходимости отрезать с целью удаления концевой участок теплоизоляционной части внутренней стороны. В результате, поскольку при транспортировке кабеля разрежение теплоизоляционной части внутренней стороны не нарушается в любой момент времени транспортировки кабеля, укладки кабеля и присоединения кабеля, теплоизоляционная способность может всегда сохраняться, и нет необходимости в вакуумировании теплоизоляционной части внутренней стороны после присоединения кабеля.

[0029] Кроме того, когда теплоизоляционную часть внутренней стороны не отрезают, а кабельную жилу отрезают на месте укладки, существует ситуация с отрезанием также первой металлической трубки и третьей металлической трубки вместе с кабельной жилой. В этом случае до отрезания первой металлической трубки и третьей металлической трубки инертный газ в виде газообразного азота или т.п. нагнетают под давлением, равным атмосферному давлению или превышающим его, а при отрезании осуществляют отрезание при нагнетании инертного газа так, чтобы содержащий влагу газ не попадал в теплоизоляционную часть внешней стороны до осуществления присоединения, а после завершения присоединения снова осуществляют вакуумирование.

[0030] Кроме того, когда на месте укладки первую металлическую трубку и третью металлическую трубку также отрезают вместе с кабельной жилой, то при транспортировке кабеля предпочтительно вакуумировать теплоизоляционную часть внешней стороны или заполнять теплоизоляционную часть внешней стороны инертным газом.

[0031] Когда при транспортировке кабеля теплоизоляционная часть внешней стороны вакуумирована, на заводе-изготовителе подлежащего вакуумированию кабеля эту теплоизоляционную часть внешней стороны формируют герметично закрытой путем закрытия зазора между первой металлической трубкой и третьей металлической трубкой на внешних сторонах обоих концов в продольном направлении второй металлической трубки. В этом случае вакуумирование может быть осуществлено в высокотемпературной атмосфере с тем, чтобы испарить влагу в теплоизоляционной части.

[0032] Когда теплоизоляционная часть внешней стороны выполнена находящейся в вакууме при транспортировке кабеля, на месте укладки операцию отрезания и присоединения теплоизоляционной части внешней стороны осуществляют при нагнетании инертного газа в эту находящуюся в состоянии разрежения теплоизоляционную часть внешней стороны, а вакуумирование осуществляют снова после присоединения кабеля. В этом случае, когда теплоизоляционная способность теплоизоляционной части внешней стороны задана меньшей, чем теплоизоляционная способность теплоизоляционной части внутренней стороны, операция вакуумирования, которую осуществляют после отрезания и присоединения теплоизоляционной части внешней стороны, может быть выполнена за короткий период времени. Кроме того, если при транспортировке кабеля теплоизоляционная часть внешней стороны приведена в состояние разрежения, при котором влага почти не присутствует, то даже в том случае, когда теплоизоляционная способность теплоизоляционной части внешней стороны задана высокой, операция вакуумирования, которую осуществляют после отрезания и присоединения теплоизоляционной части внешней стороны, может быть выполнена за короткий период времени.

[0033] Кроме того, когда при транспортировке кабеля теплоизоляционная часть внешней стороны заполнена инертным газом, на заводе-изготовителе кабеля эта теплоизоляционная часть внешней стороны сформирована герметично закрытой путем закрытия зазора между первой металлической трубкой и третьей металлической трубкой на внешних сторонах обоих концов в продольном направлении второй металлической трубки и заполнена инертным газом при давлении, равном атмосферному давлению или превышающем его. В этом случае предпочтительно вакуумировать теплоизоляционную часть внешней стороны до заполнения инертным газом и заполнять инертным газом. Кроме того, в этом случае вакуумирование может быть осуществлено в высокотемпературной атмосфере с тем, чтобы испарить влагу в теплоизоляционной части.

[0034] Когда теплоизоляционную часть внешней стороны заполняют инертным газом с тем, чтобы таким образом сделать давление более высоким, чем атмосферное давление, проникновение молекул водорода, содержащихся в наружном воздухе, путем прохождения через металлическую трубку может быть предотвращено в течение периода времени до укладки кабеля. Кроме того, когда теплоизоляционную часть внешней стороны вакуумируют, а после этого заранее заполняют инертным газом на заводе, вакуумирование может быть осуществлено так, чтобы влага не присутствовала при повторном вакуумировании теплоизоляционной части внешней стороны на месте укладки.

[0035] Кроме того, хотя газообразный азот, газообразный гелий и т.п. указаны в качестве инертного газа, с точки зрения безопасности, стоимости и т.п. предпочтительно использовать газообразный азот.

[0036] Согласно изобретению более предпочтительно делать длину теплоизоляционной трубки меньшей, чем длина фактической укладки кабельной жилы, и вакуумировать соответствующие теплоизоляционные части. В частности, когда теплоизоляционная трубка образована тремя трубками, при образовании теплоизоляционной трубки наиболее предпочтительно делать длину второй металлической трубки меньшей, чем длина первой металлической трубки и третьей металлической трубки. В случае трех трубок теплоизоляционную часть внутренней стороны образуют герметично закрытой путем закрытия зазора между первой металлической трубкой и второй металлической трубкой на обоих концевых участках в продольном направлении второй металлической трубки. Кроме того, теплоизоляционную часть внешней стороны образуют герметично закрытой путем закрытия зазора между первой металлической трубкой и третьей металлической трубкой на внешних сторонах обоих концов в продольном направлении второй металлической трубки. Предпочтительно вакуумировать теплоизоляционную часть внутренней стороны в высокотемпературной атмосфере и вакуумировать теплоизоляционную часть внешней стороны в высокотемпературной атмосфере с тем, чтобы испарить влагу в этих теплоизоляционных частях.

[0037] За счет выполнения длины теплоизоляционной трубки меньшей, чем длина фактической укладки кабельной жилы, и вакуумирования соответствующих теплоизоляционных частей таким образом, можно уложить кабель и присоединить его с сохранением разреженного состояния соответствующих теплоизоляционных частей. В результате не только теплоизоляционная часть на внутренней стороне может быть защищена теплоизоляционной частью на внешней стороне, но также не будет необходимости повторно вакуумировать соответствующие теплоизоляционные части, в результате чего возрастет эксплуатационная эффективность.

[0038] Кроме того, в случае, когда теплоизоляционная часть на внешней стороне повреждается при транспортировке кабеля, то, если степень разрежения теплоизоляционной части на внешней стороне задана меньшей, чем степень разрежения теплоизоляционной части внутренней стороны, и если поврежденную теплоизоляционную часть на внешней стороне вакуумируют после присоединения кабеля, операция вакуумирования может быть осуществлена за короткий период времени путем использования малогабаритного устройства вакуумирования, посредством которого можно осуществлять операцию вакуумирования также и на месте укладки.

[0039] Сверхпроводящий кабель согласно изобретению может быть использован в качестве либо кабеля переменного тока, либо кабеля постоянного тока. Кроме того, сверхпроводящий кабель по изобретению предпочтительно используется в качестве кабеля постоянного тока, поскольку потери энергии в нем меньше, чем в кабеле переменного тока, а проникновение в кабельную жилу теплоты извне может быть как нельзя лучше ограничено по сравнению с обычной теплоизоляционной трубкой, образованной сдвоенными трубками. Кроме того, при использовании сверхпроводящего кабеля по изобретению может быть образована сверхпроводящая кабельная линия переменного тока или же может быть образована сверхпроводящая кабельная линия постоянного тока. Кроме того, теплоизоляционная трубка сверхпроводящего кабеля по изобретению образована с теплоизоляционной частью без введения внутрь нее жидкого хладагента.

Преимущества изобретения

[0040] Поскольку согласно изобретению теплоизоляционная трубка образована тремя или более многочисленными трубками, то теплоизоляционные части могут быть образованы индивидуально от внутренней стороны к внешней стороне в диаметральном направлении. В результате этого проникновение теплоты снаружи кабельной жилы может быть ограничено несколькими ступенями конструкции из многочисленных теплоизоляционных частей, и теплоизоляционная способность всей теплоизоляционной трубки может быть повышена по сравнению с традиционными сдвоенными трубками.

[0041] Кроме того, поскольку проникновение молекул водорода, содержащихся в наружном воздухе, в теплоизоляционную часть самой внутренней стороны ограничено теплоизоляционной частью на внешней стороне, теплоизоляционная способность теплоизоляционной части самой внутренней стороны может сохраняться. В дополнение к этому, даже в случае, когда газ выделяется из теплоизоляционных элементов или т.п., предусмотренных в соответствующих теплоизоляционных частях, и степень разрежения теплоизоляционных частей снижается (внутреннее давление повышается) при использовании кабеля в течение продолжительного периода времени, теплоизоляционная способность всей теплоизоляционной трубки может сохраняться благодаря конструкции из нескольких теплоизоляционных частей.

[0042] Кроме того, поскольку благодаря теплоизоляционной части на внешней стороне теплоизоляционная часть на ее внутренней стороне может быть защищена, то даже в случае, когда самая внешняя металлическая трубка повреждается, металлическая трубка на внутренней стороне может быть защищена от повреждения, и теплоизоляционная способность теплоизоляционной части на внутренней стороне может быть сохранена.

[0043] Кроме того, когда длину теплоизоляционной трубки делают меньшей, чем длина фактической укладки кабельной жилы, и соответствующие теплоизоляционные части вакуумируют, кабель может быть уложен и присоединен с сохранением разреженного состояния соответствующих теплоизоляционных частей без отрезания теплоизоляционной трубки. В результате нет необходимости в повторном вакуумировании соответствующих теплоизоляционных частей после присоединения кабеля, и эксплуатационная эффективность повышается.

[0044] Хотя согласно изобретению теплоизоляционная трубка образована конструкцией из многочисленных трубок, вследствие чего наружный диаметр увеличивается, но, поскольку проникновение теплоты к кабельной жиле может быть ограничено составной теплоизоляционной конструкцией лучше, чем обычной теплоизоляционной конструкцией с двумя трубками, изобретение является эффективным применительно к сверхпроводящему кабелю постоянного тока.

[0045] Кроме того, когда присоединяют концевые участки сверхпроводящего кабеля, то обычно предусматривают оболочку цилиндрической формы для покрытия присоединенной открытой кабельной жилы, и концевой участок этой оболочки соединяют сваркой с наружной поверхностью концевого участка теплоизоляционной трубки.

[0046] В случае обычной теплоизоляционной трубки, имеющей конструкцию из двух трубок, к внешней трубке прикрепляют основание кольцеобразной формы, и оболочку скрепляют с внешней трубкой сваркой посредством основания, так что внешняя трубка на сварном участке не разрушается. Поскольку положение основания, прикрепляемого к внешней трубке, должно быть задано в соответствии с длиной открытого участка и размером оболочки, операция прикрепления усложняется.

[0047] Однако, поскольку согласно изобретению теплоизоляционная трубка образована тройной или более многочисленной конструкцией, то, даже если самая внешняя металлическая трубка разрушается на сварном участке, теплоизоляционная способность теплоизоляционной части самой внутренней стороны может сохраняться, и поэтому можно обойтись без обычно используемого основания.

Краткое описание чертежей

[0048] На чертежах:

фиг.1 представляет собой схематичный вид в разрезе, иллюстрирующий оба концевых участка сверхпроводящего кабеля согласно изобретению; и

фиг.2 представляет собой схематичный вид в разрезе обычного сверхпроводящего кабеля.

Описание ссылочных позиций и обозначений

[0049] 1 - сверхпроводящий кабель;

2 - теплоизоляционная трубка;

21 - первая металлическая трубка; 22 - вторая металлическая трубка; 23 - третья металлическая трубка;

3 - кабельная жила;

41 - первый кольцевой элемент; 42 - второй кольцевой элемент;

43 - третий кольцевой элемент; 44 - четвертый кольцевой элемент;

5 - теплоизоляционная часть внутренней стороны;

6 - прокладка;

7 - теплоизоляционная часть внешней стороны.

Лучшая форма осуществления изобретения

[0050] Ниже будет рассмотрен один варианту воплощения сверхпроводящего кабеля согласно осуществления изобретения. На фиг.1 представлен схематичный вид в разрезе обоих концевых участков сверхпроводящего кабеля согласно изобретению.

[0051] [Общая конструкция]

Сверхпроводящий кабель 1 согласно данному варианту воплощения представляет собой содержащуюся внутри теплоизоляционной трубки 2 однопроводную кабельную жилу 3 и используется в качестве кабеля постоянного тока. На фиг.1 показан схематичный вид в разрезе этого сверхпроводящего кабеля 1, при этом длина теплоизоляционной трубки 2 выполнена меньшей, чем длина кабельной жилы 3.

[0052] [Кабельная жила]

Кабельная жила 3, содержащаяся внутри теплоизоляционной трубки 2, включает в себя последовательно от центра, хотя это и не показано, каркас, слой сверхпроводника, изолирующий слой, внешний слой проводника, защитный слой.

[0053] В качестве каркаса может быть использован сплошной каркас из скрученных вместе металлических проволок или полый каркас с использованием металлической трубки. В качестве сверхпроводника, используемого в соответствующих слоях-проводниках, является предпочтительным ленточный провод, образованный путем покрытия оксидного высокотемпературного сверхпроводника, относящегося к висмутовому сверхпроводнику или т.п., серебряной оболочкой. Проводник образован путем намотки на каркас ленточного провода в несколько слоев.

[0054] Изолирующий слой образован на внешней периферии сверхпроводника. В изолирующем слоя используется крафт-бумага, электроизоляционная бумага, образованная путем ламинирования крафт-бумаги полипропиленовой пленкой (например, PPLP - зарегистрированный товарный знак Sumitomo Denki Kogyo K.K.) или т.п., и он может быть образован намоткой вокруг внешней периферии сверхпроводника. Кроме того, согласно данному варианту реализации внутри теплоизоляционной трубки могут содержаться три жилы в виде скрученных вместе кабельных жил, имеющих описанную выше конструкцию.

[0055] [Теплоизоляционная трубка]

Теплоизоляционная трубка 2 снабжена тройными трубками, образованными путем наслоения первой металлической трубки 21, второй металлической трубки 22, третьей металлической трубки 23, имеющих различные трубные диаметры от внутренней стороны в диаметральном направлении. Соответственно, эти металлические трубки представляют собой гофрированные трубки, изготовленные из нержавеющей стали.

[0056] Согласно этому варианту воплощения длина второй металлической трубки 22 является наименьшей, а первая металлическая трубка 21 и третья металлическая трубка 23 образованы имеющими одинаковую длину. Кроме того, что касается длин первой металлической трубки 21 и третьей металлической трубки 23, то первая металлическая трубка 21 может быть выполнена более короткой, чем третья металлическая трубка 23. Согласно этому варианту воплощения длины первой металлической трубки 21 и третьей металлической трубки 23 выполнены меньшими, чем длина фактической укладки кабельной жилы, при этом длина второй металлической трубки 22 соответствует длине рассматриваемой ниже теплоизоляционной части 5 внутренней стороны, а длина первой металлической трубки 21 и третьей металлической трубки 23 соответствуют длине теплоизоляционной части 7 внешней стороны.

[0057] В состоянии с расположением второй металлической трубки 22 в среднем положении первой металлической трубки 21 отделенными друг от друга, на одном конце второй металлической трубки 22 зазор между первой металлической трубкой 21 и второй металлической трубкой 22 закрыт первым кольцевым элементом 41 пластинчатой формы, а на другом конце второй металлической трубки 22 он закрыт вторым кольцевым элементом 42 пластинчатой формы. Согласно этому варианту воплощения первой металлической трубкой 21, второй металлической трубкой 22, первым кольцевым элементом 41 и вторым кольцевым элементом 42 образовано герметично закрытое пространство, и это герметично закрытое пространство выполнено составляющим теплоизоляционную часть 5 внутренней стороны.

[0058] Хотя это и не показано, в этом герметично закрытом пространстве перед тем его герметичным закрытием расположена так называемая суперизоляция (ламинированный теплоизоляционный элемент), полученная ламинированием изготовленного из пластика сетчатого элемента и металлической фольги. Кроме того, после герметичного закрытия зазора между первой металлической трубкой 21 и второй металлической трубкой 22 теплоизоляционная часть 5 внутренней стороны вакуумирована при высокой температуре до достижения состояния высокого разрежения.

[0059] После этого суперизоляцию (непоказанную) размещают на внешней периферии первой металлической трубки 21 на ее участке, который не ламинирован второй металлической трубкой 22, и на внешней периферии второй металлической трубки 22, вокруг внешней периферии суперизоляции наматывают по спирали подобную проволоке прокладку 6, имеющую в сечении прямоугольную форму, и третью металлическую трубку 23 размещают на внешних перифериях теплоизоляционного элемента и прокладки 6. В этом случае суперизоляцию делают как можно более тонкой с тем, чтобы путь потока воздуха, образованный в зазоре между второй металлической трубкой 22 и третьей металлической трубкой 23, расширялся.

[0060] В состоянии с получением заранее заданного зазора между третьей металлической трубкой 23 и второй металлической трубкой 22 с помощью прокладки 6 оба конца третьей металлической трубки 23 и первой металлической трубки 21 закрывают третьим кольцевым элементом 43 и четвертым кольцевым элементом 44 пластинчатой формы. Согласно этому варианту воплощения теплоизоляционная часть 7 внешней стороны образована герметично закрытым пространством, сформированным третьей металлической трубкой 23, первым кольцевым элементом 41, вторым кольцевым элементом 42, третьим кольцевым элементом 43, четвертым кольцевым элементом 44, участком первой металлической трубки 21 и второй металлической трубкой 22. Кроме того, после герметичного закрытия теплоизоляционной части 7 внешней стороны эту теплоизоляционную часть 7 внешней стороны приводят в состояние высокого разрежения путем вакуумирования.

[0061] Согласно этому варианту воплощения теплоизоляционная часть 7 внешней стороны сделана легко вакуумируемой путем выполнения зазора между второй металлической трубкой 22 и третьей металлической трубкой 23 значительно большим по сравнению с размером зазора между первой металлической трубкой 21 и второй металлической трубкой 22.

[0062] Кроме того, на месте укладки кабельную жилу 3 присоединяют при сохранении состояния разрежения теплоизоляционной части 5 внутренней стороны и теплоизоляционной части 7 внешней стороны, открытую кабельную жилу 3 покрывают оболочкой для соединения, хотя она и не показана, и концевой участок этой оболочки прикрепляют к концевому участку третьей металлической трубки 23. Когда кабельную жилу подключают таким образом, то, поскольку теплоизоляционную часть 5 внутренней стороны и теплоизоляционную часть 7 внешней стороны не разрезают, состояние разрежения теплоизоляционной части 5 внутренней стороны и теплоизоляционной части 7 внешней стороны сохраняется, и нет необходимости повторно вакуумировать теплоизоляционную часть 5 внутренней стороны и теплоизоляционную часть 7 внешней стороны.

[0063] Поскольку согласно этому варианту воплощения теплоизоляционная трубка образована конструкцией из трех трубок, то теплоизоляционная часть внутренней стороны и теплоизоляционная часть внешней стороны могут быть образованы индивидуально в диаметральном направлении, и благодаря двум ступеням теплоизоляции из теплоизоляционной части внешней стороны и теплоизоляционной части внутренней стороны теплоизоляционная способность всей теплоизоляционной трубки может быть повышена в результате ограничения проникновения теплоты снаружи к кабельной жиле.

[0064] В частности, поскольку теплоизоляционные элементы проложены между соответствующими металлическим трубками вакуумированными, теплоизоляционная способность всей теплоизоляционной трубки может быть повышена по сравнению с теплоизоляционной трубкой, составленной из обычных двух трубок.

[0065] Хотя изобретение было пояснено подробно применительно к конкретному варианту воплощения, для специалиста очевидно, что изобретение может быть различным образом изменено или модифицировано без отступления от сущности и объема изобретения.

Кроме того, данная заявка основана на заявке на патент Японии (заявке на патент Японии №2004-349170), поданной 1 декабря 2004 г., содержание которой включено сюда посредством ссылки.

Промышленная применимость

[0066] Сверхпроводящий кабель по изобретению предпочтительно используется в качестве сверхпроводящего кабеля постоянного тока.

Изобретение относится к сверхпроводящему кабелю. В теплоизоляционной трубке (2) содержится кабельная жила (3) сверхпроводящего кабеля (1), которая имеет первую металлическую трубку (21), вторую металлическую трубку (22) и третью металлическую трубку (23), размещенные в этом порядке от радиально внутренней стороны теплоизоляционной трубки. Между первой металлической трубкой (21) и второй металлической трубкой (22) образована внутренняя теплоизоляционная часть (5), а внутри третьей металлической трубки (23) и снаружи внутренней теплоизоляционной части (5) образована внешняя теплоизоляционная часть (7). Характеристики теплоизоляции внешней теплоизоляционной части заданы более низкими, чем у внутренней теплоизоляционной части. Техническим результатом является создание сверхпроводящего кабеля, способного сохранять теплоизоляционную функцию теплоизоляционной трубки на минимальном уровне даже в случае, когда внешняя часть теплоизоляционной трубки разорвана при транспортировке. 10 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Сверхпроводящий кабель, содержащий кабельную жилу, имеющую сверхпроводник, и теплоизоляционную трубку с содержащейся в ней кабельной жилой, при этом теплоизоляционная трубка наслоена тремя или более металлическими трубками, имеющими различные диаметры от внутренней стороны в диаметральном направлении, и между соответствующими металлическими трубками образованы теплоизоляционные части, причем теплоизоляционная способность теплоизоляционной части на внешней стороне задана более низкой, чем теплоизоляционная способность теплоизоляционной части на его внутренней стороне.

2. Сверхпроводящий кабель по п.1, в котором теплоизоляционная трубка включает в себя первую металлическую трубку, вторую металлическую трубку и третью металлическую трубку, размещенные от внутренней стороны в диаметральном направлении, причем теплоизоляционная часть внутренней стороны образована между первой металлической трубкой и второй металлической трубкой, а теплоизоляционная часть внешней стороны образована на внутренней стороне третьей металлической трубки и на внешней стороне теплоизоляционной части внутренней стороны.

3. Сверхпроводящий кабель по п.2, в котором длина теплоизоляционной части внутренней стороны в продольном направлении кабеля выполнена меньшей, чем длина кабельной жилы, а длина теплоизоляционной части внешней стороны выполнена большей, чем длина теплоизоляционной части внутренней стороны.

4. Сверхпроводящий кабель по п.3, в котором теплоизоляционная часть внутренней стороны образована путем выполнения длины второй металлической трубки в продольном направлении кабеля меньшей, чем длина фактической укладки кабельной жилы, и закрытия зазора между первой металлической трубкой и второй металлической трубкой на обоих концевых участках в продольном направлении второй металлической трубки, а теплоизоляционная часть внутренней стороны вакуумирована.

5. Сверхпроводящий кабель по п.4, в котором теплоизоляционная часть внешней стороны образована путем закрытия зазора между первой металлической трубкой и третьей металлической трубкой на внешних сторонах обоих концов второй металлической трубки в продольном направлении при транспортировке кабеля и вакуумирована.

6. Сверхпроводящий кабель по п.4, в котором теплоизоляционная часть внешней стороны образована путем закрытия зазора между первой металлической трубкой и третьей металлической трубкой на внешних сторонах обоих концов второй металлической трубки в продольном направлении при транспортировке кабеля и заполнена инертным газом под давлением, равным или большим, чем атмосферное давление.

7. Сверхпроводящий кабель по п.6, в котором инертный газ представляет собой газообразный азот.

8. Сверхпроводящий кабель по п.1, в котором длина теплоизоляционной трубки выполнена меньшей, чем длина фактической укладки кабельной жилы, а соответствующие теплоизоляционные части вакуумированы.

9. Сверхпроводящий кабель по п.8, в котором теплоизоляционная трубка включает в себя первую металлическую трубку, вторую металлическую трубку и третью металлическую трубку, длина второй металлической трубки выполнена меньшей, чем длины первой металлической трубки и третьей металлической трубки, теплоизоляционная часть внутренней стороны образована путем закрытия зазора между первой металлической трубкой и второй металлической трубкой на обоих концевых участках в продольном направлении второй металлической трубки, а теплоизоляционная часть внешней стороны образована путем закрытия зазора между первой металлической трубкой и третьей металлической трубкой на внешних сторонах обоих концов в продольном направлении металлической трубки.

10. Сверхпроводящий кабель по п.1, в котором материал металлической трубки теплоизоляционной трубки является любым из нержавеющей стали, Cu, сплава Cu, Al и сплава Al.

11. Сверхпроводящий кабель по п.1, в котором сверхпроводящий кабель используется в качестве кабеля постоянного тока.