Claims (1)
Patentanspruch:Claim:
Stromzuführung für kryotechnische, mittels verflüssigtem Gas gekühlte Einrichtungen in Kryostaten, insbesondere für supraleitende Spulen, denen elektrische Energie zum Erzeugen und Aufrechterhalten des Betriebszustandes in einen hierfür erforderlichen, begrenzten Zeit über Stromzuführungsleiter zugeleitet wird, welche im aufsteigenden Strom des Kühlmittelgases angeordnet und mit einem Führungsrohr für das Kühlmittelgas umgeben sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt für das aufsteigende Kühlmittelgas im Führungsrohr (6) so groß bemessen ist, daß bei der dem maximalen Betriebsstrom entsprechenden Gasmenge der Druckabfall <40Pa pro Meter Rohrlänge ist, und daß die Führungsrohre (6) innerhalb des Kryostaten (1) in dessen oberen Bereich in einem Gassammeiraum (13) münden, der über Zwischenräume (11) für aufsteigendes Kühlmittelgas mit dem Raum über dem flüssigen Kühlmittel (2) in Verbindung steht und an den eine von den Stromzuführungsleitern (5) räumlich getrennte Leitung (15) zum Abführen des Gases angeschlossen ist.Power supply for cryogenic, cooled by means of liquefied gas devices in cryostats, in particular for superconducting coils, which electrical energy for generating and maintaining the operating state is supplied in a time required for this, limited time via power supply conductor, which arranged in the ascending flow of the refrigerant gas and with a guide tube for the coolant gas are surrounded, characterized in that the cross section for the ascending refrigerant gas in the guide tube (6) is dimensioned so large that at the maximum operating current corresponding amount of gas, the pressure drop <40Pa per meter tube length, and that the guide tubes (6) within the cryostat (1) in its upper region in a Gassammeiraum (13) open, which is connected via spaces (11) for rising refrigerant gas with the space above the liquid coolant (2) and to the one of the power supply conductors (5) rä umlich separate line (15) is connected for discharging the gas.
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Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention
Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet des wissenschaftlichen Gerätebaus und ist bei Stromzuführungen für kryotechnische, mittels verflüssigtem Gas gekühlte Einrichtungen, insbesondere für supraleitende Spulen, die sich in Kryostaten befinden, anwendbar.This invention relates to the field of scientific instrumentation and is applicable to power supplies for cryogenic liquefied gas cooled devices, in particular superconducting coils housed in cryostats.
Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions
Stromzuführungen für kryotechnische Einrichtungen, die sich in einem Kryostaten mit flüssigem Helium befinden, sind bereits bekannt. Sie dienen der Zuführung elektrischer Energie zum Erzeugen und Aufrechterhalten des Betriebszustandes in einer hierfür erforderlichen, begrenzten Zeit über Stromzuführungsleiter. Die Leiter sind dabei im aufsteigenden Strom des Kühlmittelgases angeordnet und mit einem Führungsrohr für das Gas umgeben. Bei einer dieser bekannten Stromzuführungen ist für die Stromzuführungsleiter eine während der Einspeisung der elektrischen Energie betreibbare zusätzliche Kühlung vorgesehen. Dafür enthält die Stromzuführung mehrere parallel zueinander angeordnete Rohre, die als Leiter dienen, an ihren tieftemperaturseitigen Enden miteinander verbunden sind, und die für das zusätzliche Kühlmedium wenigstens eine Hinleitung und wenigstens eine Rückleitung bilden. Als zusätzliches Kühlmedium wird flüssiger Stickstoff verwendet. Zur weiteren Verbesserung der Kühlung sind die Rohre strukturiert oder ist ihre Oberflächenrauhigkeit erhöht. Das die Leiterrohre umgebende Führungsrohr für das Heliumgas ist durch den Flansch des Kryostaten geführt. Außerhalb des Kryostaten befindet sich am Führungsrohr ein Auslaß für das Heliumgas. Diese bekannte Stromzuführung weist auf Grund der besonderen Gestaltung der Leiter und der zwischen den Leiterrohren und dem Führungsrohr notwendigen elektrischen Isolation einen relativ komplizierten Aufbau auf. Bei starker Verdampfung des Heliums besteht infolge der zusätzlichen Kühlung mit flüssigem Stickstoff auch die Gefahr des Einfrierens. Nachteilig ist darüber hinaus die aufwendige Betriebsweise dieser Stromzuführung, da ein zusätzliches Kühlmittel bereitgestellt und der Kühlmittelstrom geregelt werden müssen.Power supplies for cryogenic equipment located in a liquid helium cryostat are already known. They serve to supply electrical energy for generating and maintaining the operating state in a required for this, limited time via power supply conductor. The conductors are arranged in the rising stream of coolant gas and surrounded by a guide tube for the gas. In one of these known power supply lines, an additional cooling which can be operated during the supply of electrical energy is provided for the power supply conductors. For the power supply includes a plurality of mutually parallel tubes that serve as a conductor, are connected to each other at their low temperature side ends, and form at least one outgoing line and at least one return line for the additional cooling medium. Liquid nitrogen is used as additional cooling medium. To further improve the cooling, the tubes are structured or their surface roughness is increased. The guide tube for the helium gas surrounding the conductor tubes is guided through the flange of the cryostat. Outside the cryostat is located on the guide tube an outlet for the helium gas. Due to the special design of the conductors and the electrical insulation required between the conductor tubes and the guide tube, this known power supply has a relatively complicated construction. With strong evaporation of helium is due to the additional cooling with liquid nitrogen and the risk of freezing. Another disadvantage is the complex operation of this power supply, since an additional coolant must be provided and the coolant flow must be regulated.
Ziel der ErfindungObject of the invention
Das Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung von Voraussetzungen für eine in Aufbau und Betriebsweise einfache Stromzuführung mit hoher Funktionssicherheit.The object of the invention is to create conditions for a simple in construction and operation power supply with high reliability.
Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für kryotechnische, mittels verflüssigtem Gas in Kryostaten gekühlte Einrichtungen, eine Stromzuführung, bei der im aufsteigenden Strom des Kühlmittelgases Stromzuführungsleiter angeordnet und mit einem Führungsrohr für das Kühlmittelgas umgeben sind, derart zu gestalten, daß unter Vermeidung einer Zusatzkühlung und von aufwendigen konstruktiven Gestaltungsmaßnahmen eine ausreichende Kühlung der Leiter unter allen Betriebsbedingungen erfolgt.The invention is based on the object for cryogenic, cooled by means of liquefied gas in cryostat devices, a power supply, arranged in the rising current of the refrigerant gas supply lead and surrounded with a guide tube for the refrigerant gas to make such that while avoiding an additional cooling and of costly structural design measures sufficient cooling of the conductor takes place under all operating conditions.
Diese Aufgabe ist nach der Erfindung dadurch gelöst, daß der Querschnitt für das aufsteigende Kühlmittelgas im Führungsrohr so groß bemessen ist, daß bei der dem maximalen Betriebsstrom entsprechenden Gasmenge der Druckabfall <40Pa pro Meter Rohrlänge ist. Die Führungsrohre münden innerhalb des Kryostaten in dessen oberen Bereich in einem Gassammeiraum, der über Zwischenräume für aufsteigendes Kühlmittelgas mit dem Raum über dem flüssigen Kühlmittel in Verbindung steht. An den Gassammeiraum ist eine von den Stromzuführungsleitern räumlich getrennte Leitung zum Abführen des Gases angeschlossen.This object is achieved according to the invention in that the cross section for the ascending refrigerant gas in the guide tube is sized so large that at the maximum operating current corresponding amount of gas pressure drop <40Pa per meter tube length. The guide tubes open within the cryostat in its upper region in a Gassammeiraum, which is connected via spaces for rising coolant gas with the space above the liquid coolant. To the Gassammeiraum one of the power supply conductors spatially separated line for discharging the gas is connected.