Koaxialleitung mit Zwangskühlung

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Koaxialleitung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1. Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE 101 08 843 A bekannt.

[0002] Bestimmte Anwendungen, z.B. auf dem Gebiet der Plasmaphysik, erfordern die Einspeisung von HF-Leistungen von mehr als 1MW mittels Koaxialleitungen, deren Durchmesser aus mechanischen und/oder HF-technischen Gründen nicht beliebig groß gemacht werden kann. Insbesondere im Dauerstrichbetrieb entsteht deshalb am Innenleiter vor allem infolge Ohm'scher Verluste und im Bereich der Isolierstützen vor allem infolge dielektrischer Verluste eine so große Wärmemenge je Zeiteinheit, dass eine Zwangskühlung notwendig ist. Nach dem Stand der Technik wird zur Zwangskühlung ein gasförmiges Medium durch den Ringraum zwischen dem Innenleiter und dem Außenleiter hindurchgeleitet. Die auf diese Weise abführbare Verlustwärmemenge ist jedoch begrenzt, zumal sich der Druck und damit die Strömungsgeschwindigkeit des gasförmigen Kühlmediums aus mehreren Gründen nicht beliebig erhöhen lässt.

[0003] Zur Kühlung von supraleitenden Koaxialkabeln wie aus der US-A-3 946 141 bekannt, wurde auch schon flüssiges Helium benutzt, wofür jedoch umfangreiche und kostspielige Nebeneinrichtungen notwendig sind.

[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Koaxialleitung mit verbesserter Kühlmöglichkeit zu schaffen.

[0005] Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.

[0006] Infolgedessen können über die Leitung bei gegebenem Leitungsdurchmesser sowohl im Puls- als auch im Dauerstrichbetrieb erheblich höhere HF-Leistungen als bisher übertragen werden, dies insbesondere bei Benutzung eines flüssigen Kühlmediums.

[0007] Die Koaxialleitung zeichnet sich dadurch aus, dass in dem rohrförmigen Innenleiter ein an seinen beiden Enden stirnseitig verschlossenes Rohr kleineren Durchmessers koaxial angeordnet ist und dass der Ringraum zwischen diesem Rohr und dem rohrförmigen Innenleiter mit den Kanälen in den Isolierstoffstützen kommuniziert. Dann strömt das Kühlmedium lediglich durch den Ringspalt oder Ringraum zwischen dem rohrförmigen Innenleiter und dem von diesem umschlossenen und zweckmäßig ebenfalls an seinen Enden an den betreffenden Innenleiterverbindungsstücken gelagerten Rohr kleineren Durchmessers. Bei ausreichender Bemessung des Ringquerschnitts bleibt die Kühlwirkung praktisch unverändert, bei gleichzeitig erheblich geringerem Gewicht der Leitung und geringerem Aufwand für die zur Kühlmittelzirkulation erforderlichen Nebenaggregate.

[0008] Die Kühlung des thermisch wesentlich geringer belasteten Außenleiters ist nicht Gegenstand der Erfindung. Sie kann mittels auf dem Außenleiter angebrachter Kühlrippen, Kühlschlangen oder ähnlichen an sich bekannten Maßnahmen erfolgen.

[0009] Diese Isolierstoffstützen können als durch den Außenleiter hindurch nach außen geführte Rohre ausgebildet sein (Anspruch 2). Je Radialebene genügen in der Regel drei oder vier Isolierstoffstützen, die um 120° bzw. um 90° versetzt angeordnet sind. Abhängig von dem benötigten Kühlmitteldurchfluss kann es genügen, nur einen Teil dieser Isolierstoffstützen zum Zu- und Abführen des Kühlmediums zu benutzen. Durch geeignete konstruktive Ausbildung der Isolierstoffstützen ist dann sicherzustellen, dass keine zusätzlichen Verzerrungen des HF-Feldes in Umfangsrichtung entstehen.

[0010] Alternativ können die Isolierstoffstützen auch als Vollscheiben mit radialen Kanälen ausgebildet sein (Anspruch 3), z.B. um die Leitung in längsdichte Abschnitte zu gliedern.

[0011] Bevorzugt münden die Kanäle der Isolierstoffstützen in eine Kammer in einem Innenleiterverbindungsstück am Ende des rohrförmigen Innenleiters (Anspruch 4). Das Innenleiterverbindungsstück bildet gleichzeitig das Lager für das jeweilige Ende des rohrförmigen Innenleiters.

[0012] Zweckmäßig ist das Rohr stirnseitig durch einen an dem Innenleiterverbindungsstück ausgebildeten Flansch verschlossen (Anspruch 5).

[0013] Stattdessen kann das Rohr stirnseitig auch über Flansche verschlossen sein, die an dem jeweiligen Innenleiterverbindungsstück axial und radial schwimmend gelagert sind (Anspruch 6). Insbesondere das Spiel in axialer Richtung vermeidet die Entstehung axialer Zwangskräfte, sei es infolge von Fertigungstoleranzen, sei es wegen unterschiedlicher wärmeabhängiger Längenänderungen des Rohrs und des diesen umschließenden, rohrförmigen Innenleiters.

[0014] Zusätzlich kann das Rohr an seinem Außenumfang sich gegen die Innenwand des rohrförmigen Innenleiters abstützende Zentrierelemente haben (Anspruch 7). Dadurch wird sichergestellt, dass der Querschnitt des Ringspalts oder Ringraums zwischen dem rohrförmigen Innenleiter und dem von ihm umschlossenen Rohr in Umfangsrichtung konstant bleibt, uzw. auch dann, wenn die Koaxialleitung insgesamt in Längsrichtung einen leichten Bogen beschreibt.

[0015] Die Zentrierelemente können längs einer Wendel, d.h. schraubenförmig um das Rohr angeordnet sein (Anspruch 8), uzw. auch als einzelne, voneinander beabstandete Elemente.

[0016] Stattdessen können die Zentrierelemente aus axial verlaufenden Stegen bestehen (Anspruch 9). Dies ist strömungstechnisch günstiger als die Anordnung längs einer Wendel.

[0017] In allen Ausführungsformen können die Zentrierelemente mit dem Rohr einstückig sein. (Anspruch 10). Dies ist herstellungstechnisch besonders dann vorteilhaft, wenn das Rohr nicht aus Metall sondern aus Kunststoff besteht.

[0018] Alternativ kann der rohrförmige Innenleiter in seinem Mantel axiale Kanäle haben, die mit den Kanälen in den Isolierstoffstützen kommunizieren (Anspruch 11). Ein derartiger Innenleiter kann beispielsweise als Strangpressprofil aus Aluminium preiswert hergestellt werden.

[0019] Bei größerer Länge besteht die Koaxialleitung aus getrennt voneinander kühlbaren, elektrisch und mechanisch miteinander verbundenen Abschnitten (Anspruch 12).

[0020] In diesem Fall sind die rohrförmigen Innenleiter aneinander grenzender Abschnitte der Leitung am besten über komplementäre Steckverbindungen miteinander verbindbar (Anspruch 13).

[0021] Eine solche komplementäre Steckverbindung kann aus einer die Kammer des jeweiligen Innenleiterverbindungsstücks abschließenden Flanschplatte mit einem sich axial erstreckenden ersten Ringbund bestehen, der einen zweiten Ringbund an der Flanschplatte des anschließenden Leitungsabschnitts übergreift und seinerseits von einem Kranz sich axial erstreckender Kontaktfedern kontaktierend übergriffen wird, der den zweiten Ringbund konzentrisch umgibt (Anspruch 14). Der erste Ringbund bildet gewissermaßen einen Stecker, der zweite Ringbund zusammen mit dem Kontaktfederkranz den komplementären Kuppler.

[0022] Zweckmäßig liegen die freien Enden der Kontaktfedern des Kontaktfederkranzes in einer radialen Ebene, die gegenüber der die Stirnfläche des zweiten Ringbundes enthaltenden, radialen Ebene axial zurückgesetzt ist (Anspruch 15). Dadurch wird beim Aneinandersetzen von zwei Leitungsstücken eine Vorzentrierung erreicht, bei der der erste Ringbund den zweiten Ringbund übergreift, bevor die Stirnfläche des ersten Ringbundes unter die Kontaktfedern zu liegen kommt. Dadurch wird vermieden, dass es infolge von Fluchtungsfedern zu einer Beschädigung der Kontaktfedern und daher zu einer über den Umfang ungleichmäßigen Kontaktierung kommt, die sowohl zur Entstehung von Reflexionen und Intermodulationsprodukten führen würde als auch bei den zu übertragenden Strömen von mehreren 1000 Ampere eine Überhitzung und gegebenenfalls Verbrennung der Kontaktflächen zur Folge hätte.

[0023] Zweckmäßig sind die die kontaktierenden Ringbunde tragenden Flanschplatten mit den zugehörigen Innenleiterverbindungsstücken verschraubt (Anspruch 16). Dies erleichtert die Umrüstung der Verbindungsstellen von Stecken auf Kuppeln und umgekehrt. Des weiteren kann der Kontaktfederkranz als Einzelteil aus dem dafür am besten geeigneten Werkstoff hergestellt werden. Er wird dann an seiner Wurzel mit der Flanschplatte verschweißt.

[0024] Da der rohrförmige Innenleiter trotz Kühlung thermisch wesentlich höher belastet ist als der Außenleiter, müssen die auftretenden Wärmedehnungen berücksichtigt werden. Hierzu können die Isolierstoffstützen in axialer Richtung schwimmend durch den Außenleiter hindurchgeführt sein (Anspruch 17).

[0025] Eine Möglichkeit hierfür besteht darin, dass das durch den Außenleiter hindurchgeführte Ende der Isolierstoffstütze von einem Führungsflansch umschlossen ist, der in axialer Richtung schwimmend in einer Ausnehmung des Außenleiters gehalten, gegenüber diesem radialelastisch abgedichtet und mit ihm radialelastisch kontaktiert ist (Anspruch 18). Die radialelastische Abdichtung kann mittels O-Ringen erfolgen und die radialelastische Kontaktierung kann mittels eines schraubenförmig gewickelten und ringförmig geschlossenen Kontaktelementes, einem sogenannten Wurmkontakt, realisiert werden.

[0026] Statt dessen kann auch jede der rohrförmigen Isolierstoffstützen mit ihrem innenliegenden Ende in dem Innenleiterverbindungsstück und mit ihrem außenliegenden Ende in der Außenleiterwandung in einer axialen Ebene verkippbar gelagert sein (Anspruch 19). Die verkippbare Lagerung läßt sich z.B durch Ringwulste an den betreffenden Enden der Isolierstoffstützen in Verbindung mit kalottenförmigen Gegenlagern in den betreffenden Aufnahmen am Innenleiterverbindungsstück und an einer Durchführung durch die Wandung des Außenleiters verwirklichen.

[0027] In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer Koaxialleitung nach der Erfindung dargestellt. Es zeigt:

Fig. 1

einen verkürzt dargestellten Leitungsabschnitt im Längsschnitt;

Fig. 2

eine teilweise im Schnitt gehaltene Stirnansicht;

Fig. 3

die zur Verbindung miteinander bestimmten Endbereiche von zwei aufeinander folgenden Leitungsabschnitten;

Fig. 4

eine Ansicht des in den Fig. 3 und 5 dargestellten Dichtungs- und Kontaktierungsrings zwischen den Verbindungsflanschen der Aussenleiter;

Fig. 5

die gleichen Endbereiche wie in Fig. 3 nach Herstellung der Verbindung;

Fig. 6

eine teilweise im Schnitt gehaltene Seitenansicht eines als 90°-Bogen ausgeführten Leitungsabschnittes;

Fig. 7

den Endbereich eines Leitungsabschnitts im Längsschnitt mit einer alternativen Ausführung der Isolierstoffstützen;

Fig. 8

die Durchführung einer Isolierstoffstütze durch den Außenleiter, überwiegend im Schnitt und in vergrößertem Maßstab als Stirnansicht;

Fig. 9

eine andere Ausführungsform der Durchführung der Isolierstoffstütze im Längsschnitt und in vergrößertem Maßstab;

Fig. 10

eine zu Fig. 9 alternative Ausführungsform;

Fig. 11

eine Stirnansicht einer anderen Ausführungsform des Innenleiterrohrs;

Fig. 12

einen Leitungsabschnitt ähnlich Fig. 1, jedoch in einer anderen Ausführungsform;

Fig. 13

einen Schnitt längs der Linie XIII-XIII in Figur 12.

[0028] Figur 1 zeigt - in Längsrichtung verkürzt - einen Abschnitt einer kühlbaren Koaxialleitung zur Übertragung sehr hoher HF-Leistungen. Die Leitung umfaßt ein Außenleiterrohr 1, das an seinen beiden Enden mit Verbindungsflanschen 2 ausgestattet ist. Der Durchmesser des Außenleiterrohrs 1 kann im Bereich von 120 mm und mehr liegen. Der Außenleiter 1 umschließt koaxial einen rohrförmigen Innenleiter 3, der an seinen beiden Enden mit Innenleiterverbindungsstücken 4 ausgestattet ist. Jedes der Innenleiterverbindungsstücke 4 ist über Isolierstoffstützen 5 aus einem geeigneten Dielektrikum, vorzugsweise einem keramischen Werkstoff, in den korrespondierenden Verbindungsflanschen 2 gelagert, uzw. in diesem Ausführungbeispiel über je vier Isolierstoffstützen 5, wie aus Fig. 2 hervorgeht. Die Isolierstoffstützen 5 sind rohrförmig ausgebildet und durch die Verbindungsflansche 2 abgedichtet nach außen geführt. Ihre innenliegenden Enden sitzen abgedichtet (vgl. die dargestellten Nuten zur Aufnahme von O-Ringen) in Vertiefungen der Innenleiterverbindungsstücke 4.

[0029] In den Innenleiterverbindungsstücken 4 sind Kammern 6 ausgebildet, die über Bohrungen wie 6.1 mit den Kanälen 5.1 in den Isolierstoffstützen 5 in Verbindung stehen. Die Innenleiterverbindungsstücke 4 haben einen ersten Flansch 4.1, der von dem jeweiligen Ende des Innenleiterrohrs 3 übergriffen wird. Mit diesem Flansch 4.1 ist das betreffende Ende des Innenleiterrohrs 3 vorzugsweise durchgehend über eine Umfangsnaht verschweißt. Alternativ kann zwischen dem Umfang des Flansches 4.1 und dem Ende des Innenleiterrohrs 3 ein O-Ring vorgesehen sein (nicht dargestellt).

[0030] Dann ist zusätzlich eine HF-technisch einwandfreie Kontaktierung zwischen dem Flansch 4.1 und dem Innenleiterrohr 3 notwendig. Axial beabstandet von dem ersten Flansch 4.1 haben die Innenleiterverbindungsstücke 4 einen zweiten Flansch 4.2 kleineren Durchmessers. Dieser wird von dem jeweiligen Ende eines koaxial in dem Innenleiterrohr 3 angeordneten Rohres 7 kleineren Durchmessers übergriffen. Dieses Rohr 7 liegt nicht im felderfüllten Raum und muss daher nicht aus Metall bestehen. Der koaxiale Ringraum 8 zwischen dem rohrförmigen Innenleiter 3 und dem Rohr 7 kommuniziert über Bohrungen 6.3 Durchbrüche 6.2 mit der Kammer 6 in dem jeweiligen Innenleiterverbindungsstück 4, siehe auch Fig. 2.

[0031] Über die herausgeführten Anschlüsse der Isolierstoffstützen 5 wird am einen Ende des Leitungsabschnitts ein vorzugsweise flüssiges Kühlmedium, z.B. Wasser, eingespeist, das dann den Ringraum 8 durchströmt und über die Isolierstoffstützen 5 am anderen Ende des Leitungsabschnitts abgezogen wird. Auf diese Weise werden der rohrförmige Innenleiter 3 und die Innenleiterverbindungsstücke 4 von innen gekühlt.

[0032] Auf ihrer von dem rohrförmigen Innenleiter 2 abgewandten Seite ist jede Kammer 6 durch eine Flanschplatte 10 bzw. 11, die mit dem Innenleiterverbindungsstück 4 über Schrauben 9 verbunden ist, abgeschlossen. Die Flanschplatte 10 an dem einen (in Fig. 1 linken) Ende des Leitungsabschnitts hat einen axial orientierten Ringbund 10.1 mit einem Innendurchmesser d1. Die Flanschplatte 11 an dem anderen (in Fig. 1 rechten) Ende des Leitungsabschnitts hat einen Ringbund 11.1 mit dem kleineren Außendurchmesser d2 < d1. Mit der Flanschplatte 11 ist ein Kontaktfederkranz 11.2 verbunden, der den Ringbund 11.1 koaxial umgibt. Die freien Enden der Kontaktfedern liegen in einer Radialebene, die von der Radialebene, die die Stirnfläche des Ringbundes 11.1 enthält, um einen Axialabstand a zurückgesetzt ist.

[0033] Fig. 3 veranschaulicht, dass beim Aneinandersetzen von zwei derartigen Leitungsabschnitten A und B der Ringbund 10.1 ein Steckerelement und der Ringbund 11.1 zusammen mit dem Kontaktfederkranz 11.2 ein Kupplerelement zur Realisierung der kontaktierenden Verbindung zwischen den rohrförmigen Innenleitern 3 der aneinander gesetzten Leitungsstücke A und B bildet. Zur querdichten, kontaktierenden Verbindung der Außenleiter 1 ist zwischen die Verbindungsflansche 2 der in Fig. 4 dargestellte Ring 20 aus einem gefiederten Blech eingefügt.

[0034] In Fig. 5 sind die Leitungsabschnitte A und B im miteinander verbundenen Zustand dargestellt. Die Außenleiterverbindungsflansche 2 sind wie üblich über Zuganker 21 miteinander verschraubt. Die Ringbunde 10.1 und 11.1 bilden zusammen dem Kontaktfederkranz 11.2 eine komplementäre Steckverbindung für die rohrförmigen Innenleiter. Damit auch im Bereich dieser Innenleitersteckverbindungen 10.1, 11.1, 11.2 eine ausreichende Kühlung sichergestellt ist,sind diese in axialer Richtung kurzbauend, aus gut wärmeleitenden Werkstoffen und in ausreichender Materialstärke hergestellt.

[0035] Richtungsänderungen im Verlauf der Leitung werden mittels Krümmern oder Leitungsbögen realisiert, die prinzipiell den gleichen Aufbau wie die geraden Leitungsabschnitte in Fig. 1 haben. In Fig. 6 ist ein 90°-Bogen dargestellt. Zur Erzielung eines weiteren Freiheitsgrades sind in diesem Fall die Außenleiterverbindungsflansche 2 zusätzlich, in an sich bekannter Weise mit Kugellagern 21 ausgestattet. An der Innenleitersteckverbindung sind keine weiteren Maßnahmen erforderlich, weil das Steckerteil (10.1) und das Kupplerteil (11.1, 11.2) relativ zueinander beliebig verdrehbar sind.

[0036] Wenn der felderfüllte Raum zwischen dem Außenleiter und dem Innenleiter im Betrieb der Leitung mit Gas, z.B. N₂, bedrückt werden soll oder muss, sind an bestimmten Stellen der Leitung längsdichte Verbindungen notwendig. Dann werden statt der rohrförmigen Isolierstoffstützen Vollscheiben 57 aus Keramik verwendet, wie in Fig. 7 dargestellt. Diese haben eine ausreichende Anzahl von radialen Kanälen 57.1 zur Ein- oder Ausleitung des Kühlmediums. Die Kanäle 57.1 kommunizieren am Außenumfang mit einem Ringkanal 57.2 und am Innenumfang mit einem Ringkananl 6.4 der über die Bohrungen 6.3 mit der Kammer 6 in dem Innenleiterverbindungsstück 4 kommuniziert.

[0037] Im Betrieb der Leitung dehnt sich deren Innenleiter trotz Kühlung stärker als der Außenleiter. Eine erste Möglichkeit, diese Dehnung, die in Fig. 1 symbolisch mit Δ 1 bezeichnet ist, aufzufangen, besteht darin, die Isolierstoffstützen 5 schwimmend durch die Wandung des Außenleiters hindurchzuführen. Fig. 8 zeigt eine solche, abgedichtete und HF-dichte Durchführung. Die rohrförmige Isolierstoffstütze 5 ist mit einem axialen Spiel Δ 2 abgedichtet über einen O-Ring 52 in einer Führungshülse 51 aufgenommen, die mit einem Fußflansch 53 in einer Ausnehmung 2.1 in der Wandung des Außenleiterverbindungsflansches 2 sitzt. Die Dicke des Fußflansches 53 ist etwas kleiner als die Tiefe der Ausnehmung. In einer Nut des Fußflansches 53 ist ein sog. Wurmkontakt 54 aufgenommen, der in radialer Richtung elastisch ist. Der Wurmkontakt wird seinerseits von einem O-Ring 55 umschlossen. Es verbleibt ein Spalt Δ 3. Der Fußflansch 53 der Führungshülse 51 ist mittels einer Druckplatte 56 in der Ausnehmung 2.1 gesichert. Senkrecht zur Zeichenebene, d.h. in Längsrichtung der Leitung, ist die Ausnehmung 2.1 langlochartig ausgebildet, so dass die Isolierstoffstütze 5 einschließlich der Führungshülse 51 wärmebedingten Längenänderungen Δ 1 des rohrförmigen Innenleiters 3 relativ zum Außenleiter 1 folgen kann und keine Zwangskräfte auftreten. Gleichzeitig läßt. diese Art der Durchführung auch wärmebedingte Längenänderungen der Isolierstoffstütze 5 in radialer Richtung zu.

[0038] Eine andere und einfachere Möglichkeit, das Auftreten von Zwangskräften durch wärmebedingte Längenänderungen des Innenleiters relativ zum Außenleiter zu verhindern, veranschaulichen die Fig. 9 und 10. Die Isolierstoffstütze 5 ist im Innenleiterverbindungsstück 4 und in der Führungshülse 51 schwenkbar aufgenommen, und zwar entweder durch kugelkalottenförmige Ausbildung ihrer beiden Enden in Verbindung mit ausreichend groß dimensionierten Ausnehmungen im Innenleiterverbindungsstück 4 und in der Wandung des Außenleiterverbindungsflansches 2 (Fig. 9) oder, komplementär hierzu, durch Ausbildung entsprechender Ringwulste in den Aufnahmen der Enden der Isolierstoffstütze 5 einerseits in dem Innenleiterverbindungsstück 4 und andererseits in der Führungshülse 51 (Fig. 10). In beiden Fällen kann die Isolierstoffhülse um kleine Winkel α um den Punkt M kippen.

[0039] Bei den bisher beschriebenen Ausführungsformen wird der relativ dünne, rohrförmige Innenleiter 3 durch ein Kühlmedium gekühlt, das durch den mittels des Rohres 7 kleineren Durchmessers geschaffenen Ringraum 8 strömt (vgl. Fig. 1). Alternativ hierzu kann der Innenleiter als dickwandiges Rohr 30 mit zahlreichen, eng benachbarten, axialen Kanälen 31 ausgeführt sein. Fig. 11 zeigt den entsprechenden Querschnitt. Insbesondere aus Aluminum können solche Rohre sehr einfach im Strangpressverfahren hergestellt werden.

[0040] In Figur 12 ist eine gegenüber Fig. 1 abgewandelte Ausführungsform dargestellt. Das von dem rohrförmigen Innenleiter 3 umschlossene Rohr 7 ist an seinen beiden Enden durch Flansche 71 verschlossen, von denen jeder einen zentralen Lagerzapfen 71.1 hat, mit dem er in einer Ausnehmung 41.1 in dem Innenleiterverbindungsstück 41 mit Spiel insbesondere in axialer aber auch in radialer Richtung sitzt. Das radiale Spiel ist der Deutlichkeit halber übertrieben groß gezeichnet. Das Rohr 7 ist somit zwischen den Innenleiterverbindungsstücken 41 schwimmend gelagert. Der Raum 8 zwischen dem rohrförmigen Innenleiter 3 und dem Rohr 7 kommuniziert mit der jeweiligen Kammer 6 in dem Innenleiterverbindungsstück 41 über Ausnehmungen 71.2 (vgl. Fig. 13) in dem Zapfen 71.1 und den sich in radialer Richtung anschließenden Umfangsspalt zwischen dem jeweiligen Flansch 71 und der diesem zugewandten Stirnfläche des Innenleiterverbindungsstücks 41. Damit der Querschnitt des Ringraums 8 über den Umfang konstant bleibt, sind zwischen dem Rohr 7 und dem rohrförmigen Innenleiter 3 Abstandsstücke oder Zentrierelemente 72 angeordnet. Diese können in der in Fig. 12 angedeuteten Weise das Rohr 7 wendelförmig umgeben. Dann verläuft die Strömung des Kühlmediums in dem Raum 8 ebenfalls wendel- oder schraubenförmig. Wenn dies vermieden werden soll, sind die Zentrierelemente 72 nicht durchgehend sondern nur in Form kurzer Abschnitte angeordnet. Stattdessen können die Zentrierelemente auch aus axial verlaufenden Stegen 72.1 bestehen, wie in Fig. 13 angedeutet, damit die Strömung des Kühlmediums axial gerichtet bleibt.

Ansprüche

1. Koaxialleitung mit einem rohrförmigen Innenleiter (3), einem Außenleiter (1), Isolierstoffstützen (5) zwischen dem Innenleiter und dem Außenleiter und Anschlüssen zum Hindurchleiten eines Kühlmediums durch die Leitung, dadurch gekennzeichnet, dass in dem rohrförmigen Innenleiter (3) ein an seinen beiden Enden stirnseitig verschlossenes Rohr (7) kleineren Durchmessers koaxial angeordnet ist und dass der Ringraum (8) zwischen diesem Rohr (7) und dem rohrförmigen Innenleiter (3) mit Kanälen (5.1; 57.1) in den Isolierstoffstützen (5; 57) kommuniziert, über die das Kühlmedium dem Innenleiter (3) zugeführt, durch diesen hindurchgeleitet und aus diesem abgeführt wird.

2. Koaxialleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierstoffstützen als durch den Außenleiter (1) hindurch nach außen geführte Rohre (5) ausgebildet sind.

3. Koaxialleitung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierstoffstützen als Vollscheiben (57) mit radialen Kanälen (57.1) ausgebildet sind.

4. Koaxialleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanäle (5.1; 57.1) der Isolierstoffstützen (5; 57) in eine Kammer (6) in einem Innenleiterverbindungsstück (4) am Ende des rohrförmigen Innenleiters (3) münden.

5. Koaxialleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (7) stirnseitig durch einen an dem Innenleiterverbindungsstück (4) ausgebildeten Flansch (4.2) verschlossen ist.

6. Koaxialleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (7) stirnseitig über Flansche (71) verschlossen ist, die an dem jeweiligen Innenleiterverbindungsstück axial und radial schwimmend (41.1, 71.1) gelagert sind.

7. Koaxialleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (7) an seinem Aussenumfang sich gegen die Innenwand des rohrförmigen Innenleiters (3) abstützende Zentrierelemente (72) hat.

8. Koaxialleitung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentrierelemente (72) längs einer Wendel (schraubenförmig) um das Rohr (7) angeordnet sind.

9. Koaxialleitung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die abstützenden Zentrierelemente (72) aus axial verlaufenden Stegen (72.1) bestehen.

10. Koaxialleitung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die abstützenden Zentrierelemente (72) mit dem Rohr (7) einstückig sind.

11. Koaxialleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der rohrförmige Innenleiter (30) in seinem Mantel axiale Kanäle (31) hat, die mit den Kanälen in den Isolierstoffstützen kommunizieren.

12. Koaxialleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus getrennt voneinander kühlbaren, elektrisch und mechanisch miteinander verbundenen Abschnitten (A, B) besteht.

13. Koaxialleitung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die rohrförmigen Innenleiter (3, 30) aneinandergrenzender Abschnitte (A, B) der Leitung über komplementäre Steckverbindungen miteinander verbindbar sind.

14. Koaxialleitung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die komplementäre Steckverbindung aus einer die Kammer (6) des Innenleiterverbindungsstücks (4) abschließenden Flanschplatte (10) mit einem sich axial erstreckenden ersten Ringbund (10.1) besteht, der einen zweiten Ringbund (11.1) an der Flanschplatte (11) des anschließenden Leitungsabschnitts übergreift und seinerseits von einem Kranz (11.2) sich axial erstreckender Kontaktfedern kontaktierend übergriffen wird, der den zweiten Ringbund (11.1) konzentrisch umgibt.

15. Koaxialleitung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die freien Enden der Kontaktfedern des Kontaktfedernkranzes (11.2) in einer radialen Ebene liegen, die gegenüber der die Stirnfläche des zweiten Ringbundes (11.1) enthaltenden, radialen Ebene axial zurückgesetzt ist.

16. Koaxialleitung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Flanschplatten (10, 11) mit dem Innenleiterverbindungsstück (4) verschraubt sind.

17. Koaxialleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierstoffstützen (5) in axialer Richtung schwimmend durch den Außenleiter (1) hin-durchgeführt sind.

18. Koaxialleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das durch den Außenleiter (1) hindurchgeführte Ende jeder Isolierstoffstütze (5) von einem Führungsflansch (51) umschlossen ist, der in axialer Richtung schwimmend in einer Ausnehmung des Außenleiters gehalten, gegenüber diesem radialelastisch abgedichtet und mit ihm radialelastisch kontaktiert ist.

19. Koaxialleitung nach einem der Ansprüche 2 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass jede der rohrförmigen Isolier-stoffstützen (5) mit ihrem innenliegenden Ende in dem Innenleiterverbindungsstück (4) und mit ihrem außenliegenden Ende in der Außenleiterwandung (1) in einer axialen Ebene verkippbar gelagert ist.

Claims

1. A coaxial line having a tubular inner conductor (3), an outer conductor (1), insulation material supports (5) between the inner conductor and the outer conductor, and connections for conducting a coolant through the line, characterized in that a tube (7) of smaller diameter, which is frontally closed on both ends, is coaxially situated in the tubular inner conductor (3), and the annular chamber (8) between this tube (7) and the tubular inner conductor (3) communicates with channels (5.1; 57.1) in the insulation material supports (5; 57), via which the coolant is supplied to the inner conductor (3), conducted through it, and removed therefrom.

2. The coaxial line according to Claim 1, characterized in that the insulation material supports are implemented as tubes (5) led outward through the outer conductor (1).

3. The coaxial line according to Claim 1 or 2, characterized in that the insulation material supports are implemented as solid discs (57) having radial channels (57.1).

4. The coaxial line according to one of Claims 1 through 3, characterized in that the channels (5.1; 57.1) of the insulation material supports (5; 57) open into a chamber (6) in an inner conductor connection part (4) at the end of the tubular inner conductor (3).

5. The coaxial line according to one of Claims 1 through 4, characterized in that the tube (7) is frontally closed by a flange (4.2) implemented on the inner conductor connection part (4).

6. The coaxial line according to one of Claims 1 through 5, characterized in that the tube (7) is frontally closed via flanges (71) which are mounted axially and radially floating (41.1, 71.1) on the particular inner conductor connection part.

7. The coaxial line according to one of Claims 1 through 6, characterized in that the tube (7) has centering elements (72) on its outer circumference, which support it against the inner wall of the tubular inner conductor (3).

8. The coaxial line according to one of Claims 5 through 8, characterized in that the centering elements (72) are situated along a spiral (helically) around the tube (7).

9. The coaxial line according to Claim 7, characterized in that the supporting centering elements (72) comprise axially running webs (72.1).

10. The coaxial line according to one of Claims 7 through 11, characterized in that the supporting centering elements (72) are integral with the pipe (7).

11. The coaxial line according to one of Claims 1 through 10, characterized in that the tubular inner conductor (30) has axial channels (31) in its jacket, which communicate with the channels in the insulation material supports.

12. The coaxial line according to one of Claims 1 through 11, characterized in that it comprises sections (A, B) which can be cooled separately from one another and are electrically and mechanically connected to one another.

13. The coaxial line according to Claim 12, characterized in that the tubular inner conductors (3, 30) of adjoining sections (A, B) of the line are connectable to one another via complementary plug connections.

14. The coaxial line according to Claim 13, characterized in that the complementary plug connection comprises a flange plate (10), which terminates the chamber (6) of the inner conductor connection part (4), having an axially extending first annular shoulder (10.1), which slips over a second annular shoulder (11.1) on the flange plate (11) of the adjoining line section and in turn has a collar (11.2) of axially extending contact springs, which concentrically encloses the second annular shoulder (11.1), slipped over it to form a contact.

15. The coaxial line according to Claim 14, characterized in that the free ends of the contact springs of the contact spring collar (11.2) lie in a radial plane which is axially set back in relation to the radial plane containing the front face of the second annular shoulder (11.1).

16. The coaxial line according to Claim 15, characterized in that the flange plates (10, 11) are screwed together with the inner conductor connection part (4).

17. The coaxial line according to one of Claims 1 through 16, characterized in that the insulation material supports (5) are led through the outer conductor (1) floating in the axial direction.

18. The coaxial line according to one of Claims 1 through 17, characterized in that the end of each insulation material support (5) which is led through the outer conductor (1) is enclosed by a guide flange (51), which is held floating in the axial direction in a recess of the outer conductor, is radially-elastic sealed in relation thereto, and is radially-elastic in contact therewith.

19. The coaxial line according to one of Claims 2 through 18, characterized in that each of the insulation material supports (5) is mounted, with its inner end in the inner conductor connection part (4) and with its outer end in the outer conductor wall (1), so it is tiltable in an axial plane.

Revendications

1. Conduite coaxiale avec un conducteur intérieur tubulaire (3), un conducteur extérieur (1), des supports en matériau isolant (5) entre le conducteur intérieur et le conducteur extérieur et des raccords pour la transmission d'un fluide de refroidissement à travers la conduite, caractérisée en ce qu'un tube (7) de plus petit diamètre fermé sur sa face frontale aux deux extrémités est disposé de façon coaxiale dans le conducteur intérieur tubulaire (3) et en ce que l'espace annulaire (8) entre ce tube (7) et le conducteur intérieur tubulaire (3) communique avec des canaux (5.1 ; 57.1) dans les supports en matériau isolant (5 ; 57) par lesquels le fluide de refroidissement est amené au conducteur intérieur (3), passe à travers celui-ci et en est évacué.

2. Conduite coaxiale selon la revendication 1, caractérisée en ce que les supports en matériau isolant sont formés comme des tubes (5) traversant le conducteur extérieur (1) vers l'extérieur.

3. Conduite coaxiale selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que les supports en matériau isolant sont réalisés comme des disques pleins (57) avec des canaux radiaux (57.1).

4. Conduite coaxiale selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les canaux (5.1 ; 57.1) des supports en matériau isolant (5 ; 57) débouchent dans une chambre (6) dans un raccord de conducteur intérieur (4) à l'extrémité du conducteur intérieur tubulaire (3).

5. Conduite coaxiale selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le tube (7) est fermé sur sa face d'extrémité par une bride (4.2) formée sur le raccord de conducteur intérieur (4).

6. Conduite coaxiale selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le tube (7) est fermé sur sa face d'extrémité par des brides (71) qui sont supportées de façon flottante dans le sens axial et radial (41.1, 71.1) sur le raccord de conducteur intérieur correspondant.

7. Conduite coaxiale selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que le tube (7) possède des éléments de centrage (72) s'appuyant sur sa circonférence contre la paroi intérieure du conducteur intérieur tubulaire (3).

8. Conduite coaxiale selon l'une des revendications 5 à 8, caractérisée en ce que les éléments de centrage (72) sont disposés le long d'une spirale (hélicoïdale) autour du tube (7).

9. Conduite coaxiale selon la revendication 7, caractérisée en ce que les éléments de centrage (72) assurant l'appui se composent de barrettes (72.1) orientées dans le sens axial.

10. Conduite coaxiale selon l'une des revendications 7 à 11, caractérisée en ce que les éléments de centrage (72) assurant l'appui sont formés d'un seul tenant avec le tube (7).

11. Conduite coaxiale selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisée en ce que le conducteur intérieur tubulaire (30) possède dans son enveloppe des canaux axiaux (31) qui communiquent avec les canaux des supports en matériau isolant.

12. Conduite coaxiale selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisée en ce qu'il se compose de segments (A, B) pouvant être refroidis séparément les uns des autres et reliés électriquement et mécaniquement.

13. Conduite coaxiale selon la revendication 12, caractérisée en ce que les conducteurs intérieurs tubulaires (3, 30) de segments (A, B) contigus de la conduite peuvent être reliés entre eux par des raccords enfichables complémentaires.

14. Conduite coaxiale selon la revendication 13, caractérisée en ce que le raccord enfichable complémentaire se compose d'une plaque de bride (10) fermant la chambre (6) du raccord de conducteur intérieur (4) avec un premier collier annulaire (10.1) s'étendant dans le sens axial, qui entoure un deuxième collier annulaire (11.1) sur la plaque de bride (11) du segment de conduite suivant et qui est entouré à son tour en établissant un contact par une couronne (11.2) de ressorts de contact s'étendant dans le sens axial, qui entoure le deuxième collier annulaire (11.1) de façon concentrique.

15. Conduite coaxiale selon la revendication 14, caractérisée en ce que les extrémités libres des ressorts de contact de la couronne de ressorts de contact (11.2) se trouvent dans un plan radial qui est en recul dans le sens axial par rapport au plan radial contenant la surface d'extrémité du deuxième collier annulaire (11.1).

16. Conduite coaxiale selon la revendication 15, caractérisée en ce que les plaques de bride (10, 11) sont vissées avec le raccord de conducteur intérieur (4).

17. Conduite coaxiale selon l'une des revendications 1 à 16, caractérisée en ce que les supports en matériau isolant (5) sont passés à travers le conducteur extérieur (1) dans le sens axial de façon flottante.

18. Conduite coaxiale selon l'une des revendications 1 à 17, caractérisée en ce que l'extrémité de chaque support en matériau isolant (5) traversant le conducteur extérieur (1) est entourée par une bride de guidage (51) qui est retenue de façon flottante dans le sens axial dans un évidement du conducteur extérieur, rendue étanche de façon élastique dans le sens radial par rapport à celui-ci et mise en contact de façon élastique dans le sens radial avec celui-ci.

19. Conduite coaxiale selon l'une des revendications 2 à 18, caractérisée en ce que chacun des supports tubulaires en matériau isolant (5) est supporté à son extrémité intérieure dans le raccord de conducteur intérieur (4) et à son extrémité extérieure dans la paroi du conducteur extérieur (1) de façon à pouvoir basculer dans le plan axial.

Zeichnung