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DE102011076858A1 - Device for cooling a superconducting machine and method for operating the device - Google Patents

Device for cooling a superconducting machine and method for operating the device Download PDF

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DE102011076858A1
DE102011076858A1 DE201110076858 DE102011076858A DE102011076858A1 DE 102011076858 A1 DE102011076858 A1 DE 102011076858A1 DE 201110076858 DE201110076858 DE 201110076858 DE 102011076858 A DE102011076858 A DE 102011076858A DE 102011076858 A1 DE102011076858 A1 DE 102011076858A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
compressors
pressure fluid
line
cooling
fluid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE201110076858
Other languages
German (de)
Inventor
Michael Frank
Jörn Grundmann
Peter Kummeth
Peter van Hasselt
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
Priority to DE201110076858 priority Critical patent/DE102011076858A1/en
Priority to PCT/EP2012/059523 priority patent/WO2012163739A1/en
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B9/00Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2400/00General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung (1) zur Kühlung einer supraleitenden Maschine mit wenigstens zwei Kaltköpfen (2a bis 2d) und mit wenigstens zwei Kompressoren (3a bis 3d). Die Kaltköpfe (2a bis 2d) sind jeweils über wenigstens eine Fluid-Leitung (5a bis 5d’, 6a bis 6d’) fluidisch mit wenigstens einem Kompressor (3a bis 3d) verbunden. Die Vorrichtung (1) weist erfindungsgemäß wenigstens eine Fluidsammel-Leitung (9, 10) auf. Weiterhin bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zum Betrieb der zuvor beschriebenen Vorrichtung, bei welchem die Kompressoren (3a bis 3d) und die Kaltköpfe (2a bis 2d) über die wenigstens eine Fluidsammel-Leitung (9, 10) fluidisch miteinander verbunden werden.The present invention relates to a device (1) for cooling a superconducting machine with at least two cold heads (2a to 2d) and with at least two compressors (3a to 3d). The cold heads (2a to 2d) are each fluidically connected to at least one compressor (3a to 3d) via at least one fluid line (5a to 5d ', 6a to 6d'). According to the invention, the device (1) has at least one fluid collection line (9, 10). The present invention also relates to a method for operating the device described above, in which the compressors (3a to 3d) and the cold heads (2a to 2d) are fluidically connected to one another via the at least one fluid collection line (9, 10).

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Kühlung einer supraleitenden Maschine mit wenigstens zwei Kaltköpfen und mit wenigstens zwei Kompressoren. Die Kaltköpfe sind jeweils über wenigstens eine Fluid-Leitung fluidisch mit wenigstens einem Kompressor verbunden. Weiterhin bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zum Betrieb der zuvor beschriebenen Vorrichtung. The present invention relates to an apparatus for cooling a superconducting machine having at least two cold heads and at least two compressors. The cold heads are each fluidly connected via at least one fluid line with at least one compressor. Furthermore, the present invention relates to a method for operating the device described above.

Bei der Kühlung supraleitender Maschinen werden Kaltköpfe, z.B. Gifford-McMahon Kaltköpfe eingesetzt. Diese stellen die für die Kühlung der Teile der Maschine, welche für die Supraleitung auf kryogener Temperatur gehalten werden müssen, notwendige Kälteleistung bereit. Für eine Kühlung mit flüssigem Stickstoff müssen z.B. Temperaturen kleiner 77K und für eine Kühlung mit flüssigem Helium müssen z.B. Temperaturen von kleiner 4K mit einer Vorrichtung zur Kühlung erreicht werden. In the cooling of superconducting machines, cold heads, e.g. Gifford-McMahon cold heads used. These provide the necessary refrigeration capacity for the cooling of the parts of the machine, which must be kept at a cryogenic temperature for superconductivity. For liquid nitrogen cooling, e.g. Temperatures below 77K and for liquid helium cooling must be e.g. Temperatures of less than 4K can be achieved with a cooling device.

Die Vorrichtung zur Kühlung umfasst in der Regel einen Kaltkopf, eine Kompressoreinheit und dazugehörige Verbindungsleitungen. Die Verbindungsleitungen sind häufig aus einer Hoch- und aus einer Niederdruckleitung zusammengesetzt. Über eine Steuerleitung kann ein Kaltkopf-Drehventil die Kälteleistung, welche von der Kompressoreinheit erzeugt wird, am Kaltkopf steuern. Im Weiteren wird unter Steuern ebenfalls ein Regeln mit Hilfe einer Regelung verstanden. So kann z.B. der Kaltkopf auf den Kompressor rückwirken, damit bei weniger Bedarf an Kälteleistung der Kompressor abgestellt oder zumindest die produzierte Kälteleistung reduziert wird. The cooling device usually comprises a cold head, a compressor unit and associated connecting lines. The connecting lines are often composed of a high and a low pressure line. Via a control line, a cold-head rotary valve, the cooling capacity, which is generated by the compressor unit, control the cold head. Furthermore, taxation is also understood to mean a rule with the aid of a regulation. Thus, e.g. the cold head to the compressor back so that with less need for cooling capacity of the compressor turned off or at least the produced cooling capacity is reduced.

Aus dem Stand der Technik sind Vorrichtungen zur Kühlung bekannt, welche mehrere Kompressor-Kaltkopf-Einheiten umfassen, jeweils mit dazugehörigen Verbindungsleitungen. So ist z.B. aus der noch nicht veröffentlichten DE 10 2010 041 194 bekannt, dass jeweils ein Kaltkopf mit einem Kompressor über eine Hochdruckleitung zur Versorgung des Kaltkopfes mit Arbeitsfluid verbunden ist. In der Regel ist das Arbeitsfluid ein Gas wie z.B. Helium oder Stickstoff. Es kann aber auch eine Flüssigkeit als Arbeitsfluid verwendet werden. Das Arbeitsfluid wird am Kompressor komprimiert, wobei die entstehende Wärme an die Umgebung abgegeben wird. Das komprimierte Arbeitsfluid wird mit hohem Druck durch die Hochdruckleitung zum Kaltkopf geleitet. Am Kaltkopf wird das Arbeitsfluid expandiert, wobei es sich abkühlt und den Kaltkopf kühlt. Das expandierte Arbeitsfluid mit niedrigerem Druck wird dann vom Kaltkopf wieder über eine Niederdruckleitung zum Kompressor zurückgeführt, wodurch ein geschlossener Fluidkreislauf gebildet ist, jeweils zwischen einem Kompressor und einem Kaltkopf. Devices are known from the prior art for cooling, which comprise a plurality of compressor cold head units, each with associated connecting lines. So is for example from the not yet published DE 10 2010 041 194 It is known that in each case a cold head is connected to a compressor via a high-pressure line for supplying the cold head with working fluid. As a rule, the working fluid is a gas such as helium or nitrogen. But it can also be a liquid used as a working fluid. The working fluid is compressed at the compressor, the resulting heat is released to the environment. The compressed working fluid is passed at high pressure through the high pressure line to the cold head. At the cold head, the working fluid is expanded, where it cools and cools the cold head. The expanded, lower pressure working fluid is then returned from the cold head to the compressor via a low pressure line, thereby forming a closed fluid circuit, between a compressor and a coldhead, respectively.

Ein Nachteil der aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen zum Kühlen von supraleitenden Maschinen ist, dass bei Ausfall z.B. durch technischen Defekt einer Komponente der Vorrichtung, beispielsweise eines Kompressors und/oder eines Kaltkopfes, die sichere Kühlung der Maschine nicht mehr gewährleistet sein kann. Ein weiterer Nachteil ist, dass bei starker Änderung der gewünschten Kühlleistung Wartungszeiten notwendig sind, da um einen weiteren Kompressor anzuschließen, die Vorrichtung komplett abgeschaltet sein muss. A disadvantage of the devices known from the prior art for cooling superconducting machines is that if they fail, e.g. technical failure of a component of the device, such as a compressor and / or a cold head, the safe cooling of the machine can no longer be guaranteed. Another disadvantage is that with a large change in the desired cooling capacity maintenance times are necessary because to connect another compressor, the device must be completely switched off.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, eine Vorrichtung zur Kühlung einer supraleitenden Maschine und ein Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung anzugeben, welche die zuvor beschriebenen Probleme überwinden. Insbesondere ist es Aufgabe der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine sichere Kühlung der Maschine zu gewährleisten, auch bei Ausfall einer Komponente wie z.B. eines Kompressors und/oder eines Kaltkopfes. Weiterhin ist es Aufgabe der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine Wartung zu ermöglichen, ohne die Kühlung komplett einzustellen und die Maschine außer Betrieb nehmen zu müssen. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, welches die zuvor beschriebenen Probleme ebenfalls löst. The object of the present invention is therefore to provide a device for cooling a superconducting machine and a method for operating the device, which overcome the problems described above. In particular, it is an object of the device according to the invention to ensure reliable cooling of the machine, even in the event of failure of a component such as e.g. a compressor and / or a cold head. Furthermore, it is an object of the device according to the invention to allow maintenance without having to completely stop the cooling and to take the machine out of service. Another object of the present invention is to provide a method which also solves the problems described above.

Die angegebene Aufgabe wird bezüglich der Vorrichtung zur Kühlung einer supraleitenden Maschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und bezüglich des Verfahrens zum Betrieb der Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 14 gelöst. The stated object is achieved with respect to the device for cooling a superconducting machine with the features of claim 1 and with respect to the method for operating the device with the features of claim 14.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Kühlung einer supraleitenden Maschine und des Verfahrens zum Betrieb der Vorrichtung gehen aus den jeweils zugeordneten abhängigen Unteransprüchen hervor. Dabei können die Merkmale des Hauptanspruchs mit Merkmalen der Unteransprüche und Merkmale der Unteransprüche untereinander kombiniert werden. Advantageous embodiments of the device according to the invention for cooling a superconducting machine and the method for operating the device are apparent from the respectively associated dependent subclaims. In this case, the features of the main claim with features of the subclaims and features of the subclaims can be combined with each other.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Kühlung einer supraleitenden Maschine umfasst wenigstens zwei Kaltköpfen und wenigstens zwei Kompressoren. Die Kaltköpfe sind jeweils über wenigstens eine Fluid-Leitung fluidisch mit wenigstens einem Kompressor verbunden. Die Vorrichtung weist erfindungsgemäß wenigstens eine Fluidsammel-Leitung auf. The device according to the invention for cooling a superconducting machine comprises at least two cold heads and at least two compressors. The cold heads are each fluidly connected via at least one fluid line with at least one compressor. The device according to the invention comprises at least one fluid collection line.

Über die Fluidsammel-Leitung sind die Kompressoren und die Kaltköpfe alle fluidisch über ein Arbeitsfluid miteinander verbunden. Bei Ausfall eines Kompressors können die restlichen Kompressoren über die Fluidsammel-Leitung eine sichere und kontinuierliche Kühlleistung an den Kaltköpfen sicher stellen. Ebenfalls bei einer Wartung eines Kompressors oder mehrerer Kompressoren kann über die gemeinsame Fluidsammel-Leitung mit Hilfe der restlichen Kompressoren eine sichere Versorgung aller Kaltköpfe mit Arbeitsfluid bzw. Kühlleistung sicher gestellt werden. Dadurch muss die Maschine bei einer Wartung oder einem Ausfall von Kompressoren nicht außer Betrieb genommen werden, sondern eine Kühlung der supraleitenden Komponenten in der Maschine kann aufrecht erhalten werden. About the fluid collection line, the compressors and the cold heads are all fluidly connected to each other via a working fluid. If one compressor fails, the remaining compressors can ensure a safe and continuous cooling capacity at the cold heads via the fluid collection line. Also at a maintenance of a Compressor or multiple compressors can be made sure with the help of the remaining compressors a secure supply of all cold heads with working fluid or cooling capacity on the common fluid collection line. As a result, the machine does not have to be taken out of service during compressor maintenance or failure, but cooling of the superconducting components in the machine can be maintained.

Die Kaltköpfe können jeweils mit wenigstens einer elektrischen Steuerleitung elektrisch verbunden sein. Dadurch ist eine Steuerung oder Regelung der Kaltköpfe abhängig der benötigten Kühlleistung möglich. Die Vorrichtung kann wenigstens eine zentrale elektrische Steuerung aufweisen, welche mit der wenigstens einen elektrischen Steuerleitung, insbesondere mit allen elektrischen Steuerleitungen elektrisch verbunden ist. Die zentrale elektrische Steuerung kann alternativ oder zusätzlich mit dem wenigstens einen Kompressor verbunden sein. Dadurch ist eine Steuerung der Kompressoren abhängig von der an den Kühlköpfen benötigten Kälteleistung möglich. Es kann bei Ausfall einer Komponente, wie z.B. eines Kompressors, über die zentrale elektrische Steuerung eine Steuerung oder Regelung der anderen Komponenten wie z.B. der anderen Kompressoren erfolgen, um den Leistungsausfall der einen ausgefallenen Komponente zu kompensieren. The cold heads can each be electrically connected to at least one electrical control line. As a result, a control or regulation of the cold heads depending on the required cooling capacity is possible. The device may have at least one central electrical control, which is electrically connected to the at least one electrical control line, in particular to all electrical control lines. The central electrical control may alternatively or additionally be connected to the at least one compressor. This makes it possible to control the compressors depending on the cooling capacity required at the cooling heads. It may fail in case of failure of a component, e.g. a compressor, via the central electrical control, a control or regulation of the other components such. the other compressors to compensate for the power failure of a failed component.

Die wenigstens eine Fluid-Leitung kann jeweils aus wenigstens einer Hochdruckfluid-Leitung und aus wenigstens einer Niederdruckfluid-Leitung aufgebaut sein. Die Fluidsammel-Leitung kann aus wenigstens einer Hochdruckfluidsammel-Leitung und aus wenigstens einer Niederdruckfluidsammel-Leitung aufgebaut sein. So kann z.B. ein Arbeitsfluid, wie z.B. Helium oder Stickstoff, durch den Kompressor komprimiert werden, d.h. dessen Druck erhöht werden, und über die Hochdruckfluid-Leitung, die Hochdruckfluidsammel-Leitung und weiter über die Hochdruckfluid-Leitung zu den Kühlköpfen transportiert werden. Die Kühlleistung, welche das Arbeitsfluid am Kompressor durch Verdichtung und Abführung der dabei entstandenen Wärmemenge an die Umwelt erhalten hat, kann das Arbeitsfluid am Kaltkopf durch Ausdehnung bzw. Druckerniedrigung wieder abgeben. Durch Druckerniedrigung findet insbesondere eine adiabatische Ausdehnung unter Abkühlung des Arbeitsfluids statt. Die Kälteleistung gibt das Arbeitsfluid an den Kaltkopf unter Druckerniedrigung durch Wärmetausch ab. Das Arbeitsfluid wird dann über die Niederdruckfluid-Leitung, die Niederdruckfluidsammel-Leitung und weiter über die Niederdruckfluid-Leitung zu dem wenigstens einen Kompressor transportiert, wodurch ein geschlossener Kreislauf hergestellt sein kann. Die Transportvorgänge der Fluide können durch Pumpen, durch Druckunterschiede und/oder durch Schwerkraft erfolgen. In der Regel erfolgt der Transport durch die Druckunterschiede. The at least one fluid conduit may be constructed of at least one high pressure fluid conduit and at least one low pressure fluid conduit. The fluid collection conduit may be constructed of at least one high pressure fluid collection conduit and at least one low pressure fluid collection conduit. Thus, e.g. a working fluid, such as Helium or nitrogen, are compressed by the compressor, i. the pressure of which is increased and transported to the cooling heads via the high pressure fluid line, the high pressure fluid collection line, and further via the high pressure fluid line. The cooling power, which has received the working fluid at the compressor by compression and removal of the resulting amount of heat to the environment, can return the working fluid at the cold head by expansion or pressure reduction again. By lowering the pressure, in particular, an adiabatic expansion takes place with cooling of the working fluid. The cooling capacity releases the working fluid to the cold head while reducing the pressure by heat exchange. The working fluid is then transported to the at least one compressor via the low pressure fluid line, the low pressure fluid collection line and further via the low pressure fluid line, whereby a closed loop can be established. The transport processes of the fluids can be done by pumps, by pressure differences and / or by gravity. In general, the transport is carried out by the pressure differences.

Alternativ kann ein Transport von flüssigem und/oder gasförmigem Arbeitsfluid auch statt über getrennte Hochdruck- und Niederdruckfluid-Leitungen über gemeinsame Leitungen erfolgen. Alternatively, a transport of liquid and / or gaseous working fluid can also take place via separate high-pressure and low-pressure fluid lines via common lines.

Die wenigstens zwei Kaltköpfe und die wenigstens zwei Kompressoren können über die Hochdruckfluid-Leitungen miteinander fluidisch verbunden sein, wobei wenigstens zwei, insbesondere alle Hochdruckfluid-Leitungen über die wenigstens eine gemeinsame Hochdruckfluidsammel-Leitung miteinander fluidisch verbunden sind. Die wenigstens zwei Kaltköpfe und die wenigstens zwei Kompressoren können über die Niederdruckfluid-Leitungen miteinander fluidisch verbunden sein, wobei wenigstens zwei, insbesondere alle Niederdruckfluid-Leitungen über die wenigstens eine gemeinsame Niederdruckfluidsammel-Leitung miteinander fluidisch verbunden sind. The at least two cold heads and the at least two compressors can be fluidly connected to one another via the high-pressure fluid lines, wherein at least two, in particular all, high-pressure fluid lines are fluidically connected to one another via the at least one common high-pressure fluid collection line. The at least two cold heads and the at least two compressors can be fluidly connected to one another via the low-pressure fluid lines, wherein at least two, in particular all, low-pressure fluid lines are fluidically connected to one another via the at least one common low-pressure fluid collection line.

Die wenigstens eine Fluid-Leitung kann wenigstens ein Ventil umfassen. Dieses Ventil kann z.B. ein Überstromventil oder ein elektrisch steuerbares Ventil sein. Die wenigstens eine Fluid-Leitung, welche aus wenigstens einer Hochdruckfluid-Leitung und aus wenigstens einer Niederdruckfluid-Leitung aufgebaut ist, kann wenigstens ein Ventil jeweils in jeder Hochdruckfluid-Leitung und/oder wenigstens ein Ventil jeweils in jeder Niederdruckfluid-Leitung umfassen, zur Vermeidung von fluidischen Rückströmungen und/oder zur Steuerung der Fluidströme. The at least one fluid conduit may comprise at least one valve. This valve may e.g. be an overflow valve or an electrically controllable valve. The at least one fluid conduit constructed of at least one high pressure fluid conduit and at least one low pressure fluid conduit may include at least one valve in each high pressure fluid conduit and / or at least one valve in each low pressure fluid conduit, for avoidance of fluidic backflows and / or for controlling the fluid flows.

Die Kompressoren können Helium-Kompressoren sein oder umfassen. Die Fluidsammel-Leitung kann ein Helium-Bus-System sein oder Teil eines Helium-Bus-Systems sein. Statt Helium kann auch ein anderes Arbeitsfluid verwendet werden, wie z.B. Stickstoff. The compressors may be or include helium compressors. The fluid collection conduit may be a helium-bus system or part of a helium-bus system. Instead of helium, another working fluid may also be used, e.g. Nitrogen.

Die Kompressoren können ölhaltige oder ölfreie Kompressoren sein oder umfassen, insbesondere Linearkompressoren. The compressors may be or include oily or oil-free compressors, especially linear compressors.

Die Leitungen können Puffervolumina umfassen, insbesondere zum Dämpfen von Druckänderungen. Dadurch wird ein kontinuierliches Kühlen der zu kühlenden Maschinenteile sicher gestellt. The conduits may include buffer volumes, particularly for damping pressure changes. As a result, a continuous cooling of the machine parts to be cooled is ensured.

Das Verhältnis der Anzahl der Kompressoren zu den Kaltköpfen kann ungleich 1:1 sein. Da die Kompressoren mit den Kaltköpfen fluidisch über die Fluidsammel-Leitung verbunden sind, ist keine 1:1 Zuordnung eines Kompressors jeweils zu einem Kaltkopf notwendig. Die Kälteleistung kann angepasst werden durch Zu- und/oder Abschalten von Kompressoren und bei Wartung können Kompressoren ebenfalls abgeschaltet werden, ohne dass ein Gesamtausfall der Maschine bzw. der Kühlung der Maschine erfolgt. Dies erhöht die Zuverlässigkeit der Vorrichtung und ermöglicht einen Dauerbetrieb ohne Ausfallzeiten z.B. bei Wartung von Komponenten. The ratio of the number of compressors to the cold heads may not be equal to 1: 1. Since the compressors are fluidically connected to the cold heads via the fluid collection line, there is no need for a 1: 1 assignment of a compressor to a cold head. The cooling capacity can be adjusted by switching compressors on and / or off, and during maintenance, compressors can also be switched off without any intervention Total failure of the machine or the cooling of the machine takes place. This increases the reliability of the device and allows continuous operation without downtime, for example, during maintenance of components.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betrieb der zuvor beschriebenen Vorrichtung umfasst, dass die Kompressoren und die Kaltköpfe über wenigstens eine gemeinsame Fluidsammel-Leitung fluidisch verbunden werden, durch welche insbesondere ein Arbeitsfluid von den Kompressoren zu den Kaltköpfen und/oder umgekehrt strömt. Über die Fluidsammel-Leitung sind alle Kompressoren mit allen Kaltköpfen fluidisch verbunden, was die zuvor unter der Vorrichtung beschriebenen Vorteile aufweist. Bei einem geschlossenen Kreislauf werden eine kontinuierliche und sichere Kühlung und ein sicherer Betrieb der Maschine bzw. der zu kühlenden Einrichtung ermöglicht. An inventive method for operating the device described above comprises that the compressors and the cold heads are fluidly connected via at least one common fluid collection line through which in particular a working fluid flows from the compressors to the cold heads and / or vice versa. Through the fluid collection line all compressors are fluidly connected to all cold heads, which has the advantages previously described under the device. In a closed circuit, a continuous and safe cooling and safe operation of the machine or the device to be cooled is made possible.

Die Zahl der im Betrieb befindlichen Kompressoren und Kaltköpfe kann im Betrieb geändert werden, insbesondere durch Zu- oder Abschalten der Kompressoren gesteuert oder geregelt. Dies kann insbesondere über eine zentrale elektrische Steuerung erfolgen. Dadurch muss nicht für jeden Kompressor eine eigene Steuerung oder Regelung vorgesehen werden, was Kosten spart. Eine gemeinsame Steuerung oder Regelung der Kompressoren z.B. abhängig von den Kaltköpfen und/oder umgekehrt bzw. der Komponenten des Systems abhängig voneinander, ermöglicht ein besseres Zusammenspiel der Kompressoren und/oder Kaltköpfe und eine bessere Steuerung der benötigten Kaltleistung. The number of operating compressors and cold heads can be changed during operation, in particular controlled or regulated by switching on or off the compressors. This can be done in particular via a central electrical control. As a result, it is not necessary to provide a separate control or regulation for each compressor, which saves costs. A common control of the compressors e.g. Depending on the cold heads and / or vice versa or the components of the system dependent on each other, allows a better interaction of the compressors and / or cold heads and better control of the required cold power.

Die mit dem Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung zur Kühlung einer supraleitenden Maschine verbundenen Vorteile sind analog den Vorteilen, welche zuvor im Bezug auf die Vorrichtung zur Kühlung einer supraleitenden Maschine beschrieben wurden. The advantages associated with the method of operating the apparatus for cooling a superconducting machine are analogous to the advantages previously described with respect to the apparatus for cooling a superconducting machine.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung mit vorteilhaften Weiterbildungen gemäß den Merkmalen der abhängigen Ansprüche werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein. Preferred embodiments of the invention with advantageous developments according to the features of the dependent claims are explained in more detail with reference to the figures, but without being limited thereto.

Es wird in den Figuren dargestellt: It is shown in the figures:

1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 1 zur Kühlung einer supraleitenden Maschine mit voneinander getrennten Kompressor 3a bis d – Kühlkopf 2a bis d – Paaren nach dem Stand der Technik, und 1 a schematic representation of a device 1 for cooling a superconducting machine with separate compressor 3a to d - cooling head 2a to d - pairs according to the prior art, and

2 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zur Kühlung einer supraleitenden Maschine mit gemeinsamer Fluidsammel-Leitung 9, 10. 2 a schematic representation of a device according to the invention 1 for cooling a superconducting machine with common fluid collection line 9 . 10 ,

In der 1 ist eine Vorrichtung 1 zur Kühlung einer supraleitenden Maschine mit voneinander getrenntem Kompressor 3a bis d – Kühlkopf 2a bis d – Paaren nach dem Stand der Technik schematisch dargestellt. Im Weiteren wird exemplarisch anhand eines geschlossenen Kühlkreislaufs mit einem Kompressor 3a bis d – Kühlkopf 2a bis d – Paar die Funktionsweise beschrieben. In 1 sind vier geschlossene Kühlkreisläufe mit jeweils einem Kompressor 3a bis d – Kühlkopf 2a bis d – Paar dargestellt. Eine Vorrichtung zur Kühlung einer supraleitenden Maschine kann auch andere Anzahlen an Kompressor 3a bis d – Kühlkopf 2a bis d – Paaren enthalten, z.B. zwei, drei oder mehr als vier. In the 1 is a device 1 for cooling a superconducting machine with separate compressor 3a to d - cooling head 2a to d - pairs shown schematically according to the prior art. In the following, by way of example, with reference to a closed cooling circuit with a compressor 3a to d - cooling head 2a to d - pair described the operation. In 1 are four closed cooling circuits, each with a compressor 3a to d - cooling head 2a to d - pair shown. An apparatus for cooling a superconducting machine may include other numbers of compressor 3a to d - cooling head 2a to d - pairs, eg two, three or more than four.

Ein Kompressor 3a bis d ist jeweils über eine Hochdruckfluid-Leitung 5a bis d mit einem Kaltkopf 2a bis d fluidisch verbunden. Das am Kompressor 3a bis d verdichtete Fluid wird mit einem erhöhten Druck zum Kaltkopf 2a bis d geleitet. Beim Verdichten am Kompressor 3a bis d entstehende Wärmemengen werden am Kompressor 3a bis d z.B. durch ein Kühlfluid wie Wasser abgeführt. Der Transport des Fluids vom Kompressor 3a bis d zum Kaltkopf 2a bis d erfolgt in der Regel durch Druckunterschiede. Alternativ kann ein Transport auch per Schwerkraft oder mit Hilfe von in den Figuren der Einfachheit halber nicht dargestellter Pumpen erfolgen. Der Kompressor 3a bis d kann den Fluidtransport aber auch selbst durch den Druckaufbau ermöglichen. A compressor 3a to d is in each case via a high-pressure fluid line 5a to d with a cold head 2a connected fluidically to d. That at the compressor 3a to d compressed fluid is at an elevated pressure to the cold head 2a headed to the d. When compressing the compressor 3a to d resulting heat quantities are on the compressor 3a to d, for example, dissipated by a cooling fluid such as water. The transport of the fluid from the compressor 3a to d to the cold head 2a to d is usually due to pressure differences. Alternatively, transportation may also be by gravity or by means of pumps not shown in the figures for the sake of simplicity. The compressor 3a to d can allow the fluid transport but also by the pressure build-up.

Am Kaltkopf 2a bis d gibt das Arbeitsfluid Kälteleistung ab, z.B. durch adiabatische Ausdehnung verbunden mit einer Abkühlung des Fluids. Mit der Kälteleistung wird der Kaltkopf 2a bis d gekühlt. Das Arbeitsfluid erwärmt sich dabei und dessen Druck ist erniedrigt. Das expandierte Arbeitsfluid wird über eine Niederdruckfluid-Leitung 6a bis d wieder zum Kompressor 3a bis d geleitet, wodurch ein geschlossener Kühlkreislauf entsteht. At the cold head 2a to d the working fluid gives off cooling capacity, for example by adiabatic expansion associated with a cooling of the fluid. With the cooling capacity of the cold head 2a cooled to d. The working fluid heats up and its pressure is lowered. The expanded working fluid is passed through a low pressure fluid line 6a until d back to the compressor 3a to d, resulting in a closed cooling circuit.

Am Kompressor 3a bis d wird das Arbeitsfluid wieder komprimiert, wodurch der zuvor beschriebene Prozess von Vorne beginnt. At the compressor 3a to d, the working fluid is again compressed, whereby the previously described process starts from the beginning.

Der Kompressor 3a bis d und der Kaltkopf 2a bis d ist jeweils über eine Steuerleitung 4a bis d elektrisch miteinander verbunden. Die Steuerleitung 4a bis d ermöglicht eine Steuerung der vom Kompressor 3a bis d bereitgestellten Kälteleistung, z.B. in Form von komprimiertem Arbeitsfluid. Dies kann abhängig von der vom Kaltkopf 2a bis d benötigten Kälteleistung erfolgen, welche z.B. über einen Temperatursensor am Kaltkopf 2a bis d gemessen wird. Die Steuerung bzw. Regelung kann eine Steuer- bzw. Regeleinrichtung am Kaltkopf 2a bis d und/oder am Kompressor 3a bis d umfassen, welche der Einfachheit halber in den Figuren nicht dargestellt ist. The compressor 3a to d and the cold head 2a to d is in each case via a control line 4a to d electrically connected. The control line 4a to d allows control of the compressor 3a to d provided cooling capacity, eg in the form of compressed working fluid. This may depend on the cold head 2a to d required cooling capacity, which, for example via a temperature sensor on the cold head 2a until d is measured. The control can be a control or regulating device on the cold head 2a to d and / or the compressor 3a to d, which is not shown in the figures for the sake of simplicity.

Die Kühlung einer Maschine mit der zuvor beschriebenen Vorrichtung 1 ist aus dem Stand der Technik, z.B. der noch nicht veröffentlichten DE 10 2010 041 194 , bekannt und soll deshalb im Weiteren nicht näher ausgeführt werden. Die Kaltköpfe 2a bis d dienen in der Regel der Kühlung von Kühlfluid, welches direkt oder indirekt die zu kühlenden Teile der Maschine kühlt. The cooling of a machine with the device described above 1 is from the prior art, for example, not yet published DE 10 2010 041 194 , known and should therefore not be further discussed below. The cold heads 2a As a rule, the cooling of cooling fluid, which directly or indirectly cools the parts of the machine to be cooled, generally serves to d.

In 2 ist eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zur Kühlung einer supraleitenden Maschine mit gemeinsamer Fluidsammel-Leitung 9, 10 gezeigt. Das Ausführungsbeispiel in 2 zeigt vier Kompressoren 3a bis d und vier Kaltköpfe 2a bis d. Alternativ können auch andere Anzahlen von Kompressoren und Kaltköpfen verwendet werden, insbesondere ungleiche Anzahlen von Kompressoren und Kaltköpfen. In 2 is a schematic representation of a device according to the invention 1 for cooling a superconducting machine with common fluid collection line 9 . 10 shown. The embodiment in 2 shows four compressors 3a to d and four cold heads 2a to d. Alternatively, other numbers of compressors and cold heads may be used, especially unequal numbers of compressors and cold heads.

Die Fluidsammel-Leitung 9, 10 im Ausführungsbeispiel der 2 ist in zweiteiliger Form ausgeführt, mit einer Hochdruckfluidsammel-Leitung 9 und einer Niederdruckfluidsammel-Leitung 10. Alternativ zu der Ausführung mit einer getrennten Hochdruckfluidsammel-Leitung 5a bis d und einer Niederdruckfluidsammel-Leitung 6a bis d kann auch nur eine Fluidsammel-Leitung 9, 10 vorgesehen sein, wobei das Fluid z.B. in flüssiger Form von den Kompressoren 3a bis d zu den Kaltköpfen 2a bis d fließt und in gasförmiger Form das Fluid von den Kaltköpfen 2a bis d zu den Kompressoren 3a bis d wieder zurück strömt. The fluid collection line 9 . 10 in the embodiment of 2 is in two-part form, with a high pressure fluid collection line 9 and a low pressure fluid collection line 10 , Alternatively to the version with a separate high pressure fluid collection line 5a to d and a low pressure fluid collection line 6a to d can also only a fluid collection line 9 . 10 be provided, wherein the fluid, for example in liquid form from the compressors 3a to d to the cold heads 2a to d flows and in gaseous form the fluid from the cold heads 2a to d to the compressors 3a until d flows back again.

Ein Kompressor 3a bis d ist jeweils über eine Hochdruckfluid-Leitung 5a bis d mit der Hochdruckfluidsammel-Leitung 9 fluidisch verbunden. Über die Hochdruckfluidsammel-Leitung 9 sind somit alle Kompressoren 3a bis d miteinander fluidisch verbunden. Die Kaltköpfe 2 bis d sind jeweils über eine Hochdruckfluid-Leitung 5a’ bis d’ mit der Hochdruckfluidsammel-Leitung 9 fluidisch verbunden. Über die Hochdruckfluidsammel-Leitung 9 sind somit auch alle Kaltköpfe 2a bis d miteinander fluidisch verbunden. A compressor 3a to d is in each case via a high-pressure fluid line 5a to d with the high pressure fluid collection line 9 fluidly connected. About the high pressure fluid collection line 9 are thus all compressors 3a to d fluidly connected together. The cold heads 2 to d are each via a high pressure fluid line 5a ' to d 'with the high pressure fluid collection line 9 fluidly connected. About the high pressure fluid collection line 9 are therefore all cold heads 2a to d fluidly connected together.

Das an den Kompressoren 3a bis d jeweils komprimierte Fluid wird mit einem erhöhten Druck zu den Kaltköpfen 2a bis d geleitet. Dies kann per Schwerkraft, mit Hilfe von in den Figuren der Einfachheit halber nicht dargestellter Pumpen oder per Druckunterschied erfolgen. Am technisch einfachsten erfolgt es, durch die vom Kompressor 3a bis d erzeugten Druckunterschiede. Um ein Rückströmen von Kühlfluid von der Hochdruckfluidsammel-Leitung 9 zu den Kompressoren 3a bis d zu verhindern, kann ein Ventil 7a bis 7d, z.B. ein Überstrom- bzw. Rückstromventil oder ein elektrisch steuerbares Ventil, jeweils in den Hochdruckfluid-Leitungen 5a bis d zu den Kompressoren 3a bis d hin vorgesehen sein. That at the compressors 3a to d each compressed fluid becomes an elevated pressure to the cold heads 2a headed to the d. This can be done by gravity, by means of pumps not shown in the figures for the sake of simplicity or by pressure difference. The most technically simple way is through the compressor 3a to d produced pressure differences. To a return flow of cooling fluid from the high pressure fluid collection line 9 to the compressors 3a To prevent d, a valve can 7a to 7d , For example, an overcurrent or backflow valve or an electrically controllable valve, respectively in the high-pressure fluid lines 5a to d to the compressors 3a be provided to d.

An den Kaltköpfen 2a bis d jeweils gibt das Arbeitsfluid Kälteleistung ab, z.B. durch adiabatische Ausdehnung verbunden mit einer Abkühlung des Fluids. Mit der Kälteleistung wird der jeweilige Kaltkopf 2a bis d gekühlt. Das Arbeitsfluid erwärmt sich dabei und dessen Druck wird verringert. Das expandierte Arbeitsfluid wird über eine Niederdruckfluid-Leitung 6a bis d’ wieder zum Kompressor 3a bis d geleitet. Dies erfolgt über eine gemeinsame Niederdruckfluidsammel Leitung 10. Die Kaltköpfe 2a bis d sind jeweils fluidisch über eine Niederdruckfluid-Leitung 6a’ bis d’ mit der Niederdruckfluidsammel-Leitung 10 verbunden. Die Kompressoren 3a bis d sind ebenfalls jeweils fluidisch über eine Niederdruckfluid-Leitung 6a bis d mit der Niederdruckfluidsammel-Leitung 10 verbunden. Durch die gemeinsame Niederdruckfluidsammel-Leitung 10 sind somit alle Kompressoren 3a bis d miteinander und mit allen Kaltköpfen 2a bis d fluidisch verbunden, welche dadurch ebenfalls miteinander fluidisch verbunden sind. At the cold heads 2a to d respectively, the working fluid gives off cooling capacity, for example by adiabatic expansion associated with a cooling of the fluid. With the cooling capacity of the respective cold head 2a cooled to d. The working fluid heats up and its pressure is reduced. The expanded working fluid is passed through a low pressure fluid line 6a until d 'again to the compressor 3a headed to the d. This is done via a common low pressure fluid collection line 10 , The cold heads 2a to d are each fluidly via a low pressure fluid line 6a ' to d 'with the low pressure fluid collection line 10 connected. The compressors 3a to d are also each fluidly via a low pressure fluid line 6a to d with the low pressure fluid collection line 10 connected. Through the common low pressure fluid collection line 10 are thus all compressors 3a to d with each other and with all cold heads 2a to fluidly connected to d, which are thereby also fluidly connected to each other.

Um Rückströmungen von den Kompressoren 3a bis d zu der Niederdruckfluidsammel-Leitung 10 zu verhindern, können in jeder Niederdruckfluid-Leitung 6a’ bis d’ von den Kühlköpfen 2a bis d zu der Niederdruckfluidsammel-Leitung 10 hin und/oder in jeder Niederdruckfluid-Leitung 6a bis d von der Niederdruckfluidsammel-Leitung 10 zu den Kompressoren 3a bis d hin Ventile 7e bis h vorgesehen sein, z.B. Überstromventile bzw. Rückstromventile oder steuerbare Ventile. To return flows from the compressors 3a to d to the low pressure fluid collection line 10 can prevent in any low-pressure fluid line 6a ' to d 'from the cooling heads 2a to d to the low pressure fluid collection line 10 down and / or in any low pressure fluid line 6a to d from the low pressure fluid collection line 10 to the compressors 3a to d valves 7e be provided to h, for example, overflow valves or return valves or controllable valves.

Es ist ausgehend von den Kompressoren 3a bis d über die Hochdruckfluid-Leitungen 4a bis d, die Hochdruckfluidsammel-Leitung 9, die Hochdruckfluid-Leitungen 4a’ bis d’ zu den Kaltköpfen 2a bis d hin und zurück von den Kaltköpfen 2a bis d, über die Niederdruckfluid-Leitungen 5a’ bis d’ und über die Niederdruckfluidsammel-Leitung 10 sowie die Niederdruckfluid-Leitungen 5a bis d zu den Kompressoren 3a bis d hin ein geschlossener Kühlkreislauf geschaffen. It's starting from the compressors 3a to d via the high pressure fluid lines 4a to d, the high pressure fluid collection pipe 9 , the high-pressure fluid lines 4a ' to d 'to the cold heads 2a to d back and forth from the cold heads 2a to d, via the low pressure fluid lines 5a ' to d 'and via the low pressure fluid collection line 10 and the low pressure fluid lines 5a to d to the compressors 3a created a closed cooling circuit to d.

An den Kompressoren 3a bis d wird das Arbeitsfluid komprimiert, wodurch es sich erwärmt und die Wärme an Kühlwasser oder in anderer Form an die Umgebung abgeben kann. At the compressors 3a to d, the working fluid is compressed, allowing it to heat up and release the heat to cooling water or other form to the environment.

Die Kompressoren 3a bis d und die Kaltköpfe 2a bis d können jeweils über eine Steuerleitung 4a bis d mit eigener Steuerung, wie in 1 gezeigt, elektrisch miteinander verbunden sein oder über eine gemeinsame elektrische Steuerung 8, wie in 2 dargestellt. Die Steuerung 8 kann elektrisch nur mit den Kaltköpfen 2a bis d verbunden sein und diese Steuern, wie in 2 dargestellt. Alternativ, nicht in den Figuren dargestellt, kann die Steuerung 8 über Steuerleitungen mit den Kompressoren 3a bis d und den Kaltköpfen 2a bis d verbunden sein. Dies ermöglicht eine Steuerung der vom Kompressor 3a bis d jeweils bereitgestellten Kälteleistung, z.B. in Form von komprimiertem Arbeitsfluid, und gleichzeitig der Kaltköpfe 2a bis d, jeweils entsprechend der an den Kaltköpfen benötigten Kälteleistung. Dazu kann z.B. an den Kaltköpfen 2a bis d jeweils ein Temperatursensor vorgesehen sein, welcher am Kaltkopf 2a bis d die Temperatur misst. Die Steuerung bzw. Regelung kann eine Steuer- bzw. Regeleinrichtung am Kaltkopf 2a bis d und/oder am Kompressor 3a bis d umfassen, welche der Einfachheit halber in den Figuren nicht dargestellt ist. Alternativ ist eine zentrale Steuerung 8 vorgesehen, wie sie in 2 dargestellt ist. The compressors 3a to d and the cold heads 2a to d can each have a control line 4a to d with own control, as in 1 shown to be electrically connected to each other or via a common electrical control 8th , as in 2 shown. The control 8th can be electric only with the cold heads 2a to be connected to d and these taxes, as in 2 shown. Alternatively, not shown in the figures, the controller 8th via control lines with the compressors 3a to d and the cold heads 2a be connected to d. This allows control of the compressor 3a to d each provided cooling capacity, for example in the form of compressed working fluid, and at the same time the cold heads 2a to d, respectively, according to the cooling capacity required at the cold heads. This can eg on the cold heads 2a to d each be provided a temperature sensor, which at the cold head 2a until d measures the temperature. The control can be a control or regulating device on the cold head 2a to d and / or the compressor 3a to d, which is not shown in the figures for the sake of simplicity. Alternatively, it is a central controller 8th provided as they are in 2 is shown.

In den Leitungen 5a bis d’, 6a bis d’, 9 und 10 können Puffervolumina vorgesehen sein, welche der Einfachheit halber in den Figuren nicht dargestellt sind. Die Puffervolumina können bei Druckschwankungen diese wegpuffern bzw. verringern, was zu einer verbesserten, d.h. kontinuierlicheren Kühlung führt. Die Sammel-Leitungen 9 und/oder 10 können auch als Puffervolumina ausgelegt sein bzw. deren Wirkung entfalten. In the pipes 5a to d ', 6a to d ', 9 and 10 Buffer volumes may be provided which are not shown in the figures for the sake of simplicity. The buffer volumes can buffers or reduce this pressure fluctuations, which leads to an improved, ie more continuous cooling. The collecting lines 9 and or 10 can also be designed as buffer volumes or unfold their effect.

Durch die Verwendung eines gemeinsamen Kreislaufs zwischen allen Kompressoren 3a bis d und allen Kaltköpfen 2a bis d über die gemeinsamen Sammel-Leitungen 9 und 10, wie es in 2 erfindungsgemäß dargestellt ist, ist im Gegensatz zum Stand der Technik, siehe 1 mit jeweils getrennten Kreisläufen, welche jeweils einen Kompressor 3a bis d und einen Kaltkopf 2a bis d fluidisch verbinden, eine höhere Zuverlässigkeit der Vorrichtung zur Kühlung einer supraleitenden Maschine erreicht. Die Kompressoren 3a bis d der erfindungsgemäßen Vorrichtung können auch leichter gewartet werden, da bei Abschalten oder Ausfall eines Kompressors 3a bis d eine Erhöhung der Leistung der anderen Kompressoren 3a bis d die Leistung des einen Kompressors 3a bis d ersetzen kann. Das System wird auch flexibler, indem bei geänderten Anforderungen an die Kühlleistung zum Beispiel Kompressoren zu- oder abgeschaltet werden können, ohne die Vorrichtung außer Betrieb zu nehmen und die Maschine abschalten zu müssen. By using a common circuit between all compressors 3a to d and all cold heads 2a to d via the common collection lines 9 and 10 as it is in 2 is shown in the invention, in contrast to the prior art, see 1 each with separate circuits, each having a compressor 3a to d and a cold head 2a to fluid connect d, achieved a higher reliability of the apparatus for cooling a superconducting machine. The compressors 3a to d of the device according to the invention can also be easily maintained because when switching off or failure of a compressor 3a to d an increase in the power of the other compressors 3a to d the power of a compressor 3a to replace d. The system also becomes more flexible by allowing compressors to be switched on or off as cooling performance requirements change without taking the device out of service and shutting down the machine.

Die zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiele und Varianten können einzeln und in Kombination verwendet werden. Sie können auch in Kombination mit dem Beschriebenen sowie mit allgemein bekannten Ausführungsbeispielen aus dem Stand der Technik verwendet werden. So sind z.B. unterschiedliche Anordnungen der Steuerung und der zu steuernden Komponenten möglich. Kühlflüssigkeiten wie Helium oder Stickstoff können einzeln oder in Kombination verwendet werden. Auch ist eine Anordnung von zusätzlichen Ventilen, wie z.B. Rückstromventilen oder elektrisch geregelt oder gesteuerten Ventilen in der Sammel-Leitung und/oder den Leitungen zu den Kaltköpfen und/oder den Kompressoren hin möglich. The inventive embodiments and variants described above can be used individually and in combination. They may also be used in combination with what has been described as well as well known prior art embodiments. Thus, e.g. different arrangements of the controller and the components to be controlled possible. Coolants such as helium or nitrogen may be used singly or in combination. Also, an arrangement of additional valves, such as e.g. Return valves or electrically controlled or controlled valves in the collection line and / or the lines to the cold heads and / or the compressors out possible.

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Claims (15)

Vorrichtung (1) zur Kühlung einer supraleitenden Maschine mit wenigstens zwei Kaltköpfen (2a bis 2d) und mit wenigstens zwei Kompressoren (3a bis 3d), wobei die Kaltköpfe (2a bis 2d) jeweils über wenigstens eine Fluid-Leitung (5a bis 5d’, 6a bis 6d’) fluidisch mit wenigstens einem Kompressor (3a bis 3d) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) wenigstens eine Fluidsammel-Leitung (9, 10) aufweist. Contraption ( 1 ) for cooling a superconducting machine having at least two cold heads ( 2a to 2d ) and with at least two compressors ( 3a to 3d ), whereby the cold heads ( 2a to 2d ) in each case via at least one fluid line ( 5a to 5d ' . 6a to 6d ' ) fluidly with at least one compressor ( 3a to 3d ), characterized in that the device ( 1 ) at least one fluid collection line ( 9 . 10 ) having. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kaltköpfe (2a, 2b, 2c, 2d) jeweils mit wenigstens einer elektrischen Steuerleitung (4a bis 4d) elektrisch verbunden sind. Contraption ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the cold heads ( 2a . 2 B . 2c . 2d ) each with at least one electrical control line ( 4a to 4d ) are electrically connected. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) wenigstens eine zentrale elektrische Steuerung (8) aufweist, welche mit der wenigstens einen elektrischen Steuerleitung (4a bis 4d), insbesondere mit allen elektrischen Steuerleitungen (4a bis 4d), elektrisch verbunden ist und/oder mit wenigstens einem Kompressor (3a bis 3d) elektrisch verbunden ist. Device according to claim 2, characterized in that the device ( 1 ) at least one central electrical control ( 8th ), which with the at least one electrical control line ( 4a to 4d ), in particular with all electrical control lines ( 4a to 4d ) is electrically connected and / or with at least one compressor ( 3a to 3d ) is electrically connected. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Fluid-Leitung (5a bis 5d’, 6a bis 6d’) jeweils aus wenigstens einer Hochdruckfluid-Leitung (5a bis 5d’) und aus wenigstens einer Niederdruckfluid-Leitung (6a bis 6d’) aufgebaut ist. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one fluid conduit ( 5a to 5d ' . 6a to 6d ' ) each of at least one high-pressure fluid line ( 5a to 5d ' ) and at least one low-pressure fluid line ( 6a to 6d ' ) is constructed. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidsammel-Leitung (9, 10) aus wenigstens einer Hochdruckfluidsammel-Leitung (9) und aus wenigstens einer Niederdruckfluidsammel-Leitung (10) aufgebaut ist. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the fluid collection line ( 9 . 10 ) from at least one high-pressure fluid collection line ( 9 ) and from at least one low-pressure fluid collection line ( 10 ) is constructed. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Kaltköpfe (2a bis 2d) und die wenigstens zwei Kompressoren (3a bis 3d) über die Hochdruckfluid-Leitungen (5a bis 5d’) miteinander fluidisch verbunden sind, wobei wenigstens zwei, insbesondere alle Hochdruckfluid-Leitungen (5a bis 5d’) über die wenigstens eine gemeinsame Hochdruckfluidsammel-Leitung (9) miteinander fluidisch verbunden sind. Apparatus according to claim 5, characterized in that the at least two cold heads ( 2a to 2d ) and the at least two compressors ( 3a to 3d ) via the high pressure fluid lines ( 5a to 5d ' ) are fluidly connected to each other, wherein at least two, in particular all high-pressure fluid lines ( 5a to 5d ' ) via the at least one common high-pressure fluid collection line ( 9 ) are fluidly connected to each other. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Kaltköpfe (2a bis 2d) und die wenigstens zwei Kompressoren (3a bis 3d) über die Niederdruckfluid-Leitungen (6a bis 6d’) miteinander fluidisch verbunden sind, wobei wenigstens zwei, insbesondere alle Niederdruckfluid-Leitungen (6a bis 6d’) über die wenigstens eine gemeinsame Niederdruckfluidsammel-Leitung (10) miteinander fluidisch verbunden sind. Device according to one of claims 5 or 6, characterized in that the at least two cold heads ( 2a to 2d ) and the at least two compressors ( 3a to 3d ) via the low pressure fluid lines ( 6a to 6d ' ) are fluidly connected to each other, wherein at least two, in particular all low-pressure fluid lines ( 6a to 6d ' ) via the at least one common low-pressure fluid collection line ( 10 ) are fluidly connected to each other. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Fluid-Leitung (5a bis 5d’, 6a bis 6d’) wenigstens ein Ventil (7a bis 7h) umfasst. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one fluid conduit ( 5a to 5d ' . 6a to 6d ' ) at least one valve ( 7a to 7h ). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Fluid-Leitung (5a bis 5d’, 6a bis 6d’), welche aus wenigstens einer Hochdruckfluid-Leitung (5a bis 5d’) und aus wenigstens einer Niederdruckfluid-Leitung (6a bis 6d’) aufgebaut ist, wenigstens ein Ventil(7a bis 7d) jeweils in jeder Hochdruckfluid-Leitung (5a bis 5d’) umfasst und/oder wenigstens ein Ventil (7e bis 7h) jeweils in jeder Niederdruckfluid-Leitung (6a bis 6d’) umfasst, zur Vermeidung von fluidischen Rückströmungen. Device according to one of claims 4 to 8, characterized in that the at least one fluid conduit ( 5a to 5d ' . 6a to 6d ' ), which consists of at least one high-pressure fluid line ( 5a to 5d ' ) and at least one low-pressure fluid line ( 6a to 6d ' ), at least one valve ( 7a to 7d ) in each high-pressure fluid line ( 5a to 5d ' ) and / or at least one valve ( 7e to 7h ) in each low-pressure fluid line ( 6a to 6d ' ), to avoid fluidic backflow. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompressoren (3a, 3b, 3c, 3d) Helium-Kompressoren sind oder umfassen und/oder dass die Fluidsammel-Leitung (9, 10) ein Helium-Bus-System ist oder Teil eines Helium-Bus-System ist. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the compressors ( 3a . 3b . 3c . 3d ) Helium compressors are or comprise and / or that the fluid collection line ( 9 . 10 ) is a helium bus system or is part of a helium bus system. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompressoren (3a, 3b, 3c, 3d) ölhaltige oder ölfreie Kompressoren sind oder umfassen, insbesondere Linearkompressoren. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the compressors ( 3a . 3b . 3c . 3d ) Oil-containing or oil-free compressors are or include, in particular linear compressors. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungen (5a bis 5d’, 6a bis 6d’, 9, 10) Puffervolumina umfassen, insbesondere zum Dämpfen von Druckänderungen. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the lines ( 5a to 5d ' . 6a to 6d ' . 9 . 10 ) Comprise buffer volumes, in particular for damping pressure changes. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Anzahl der Kompressoren (3a bis 3d) zu den Kaltköpfen (2a bis 2d) ungleich 1:1 ist. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the ratio of the number of compressors ( 3a to 3d ) to the cold heads ( 2a to 2d ) is not equal to 1: 1. Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompressoren (3a bis 3d) und die Kaltköpfe (2a bis 2d) über wenigstens eine gemeinsame Fluidsammel-Leitung (9, 10) fluidisch verbunden werden, durch welche insbesondere ein Arbeitsfluid von den Kompressoren (3a bis 3d) zu den Kaltköpfen (2a bis 2d) und/oder umgekehrt strömt. Method for operating a device according to one of the preceding claims, characterized in that the compressors ( 3a to 3d ) and the cold heads ( 2a to 2d ) via at least one common fluid collection line ( 9 . 10 ) are fluidically connected, by which in particular a working fluid from the compressors ( 3a to 3d ) to the cold heads ( 2a to 2d ) and / or vice versa. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahl der im Betrieb befindlichen Kompressoren (3a bis 3d) und/oder Kaltköpfe (2a bis 2d) im Betrieb geändert wird, insbesondere durch Zu- oder Abschalten gesteuert oder geregelt über insbesondere eine zentrale elektrische Steuerung (8). Method according to claim 14, characterized in that the number of compressors in operation ( 3a to 3d ) and / or cold heads ( 2a to 2d ) is changed during operation, in particular by switching on or off controlled or regulated in particular a central electrical control ( 8th ).
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