EP0958585B1 - Current supply device for a cooled electrical device - Google Patents
Current supply device for a cooled electrical device Download PDFInfo
- Publication number
- EP0958585B1 EP0958585B1 EP98907881A EP98907881A EP0958585B1 EP 0958585 B1 EP0958585 B1 EP 0958585B1 EP 98907881 A EP98907881 A EP 98907881A EP 98907881 A EP98907881 A EP 98907881A EP 0958585 B1 EP0958585 B1 EP 0958585B1
- Authority
- EP
- European Patent Office
- Prior art keywords
- power supply
- regenerator
- pulse tube
- supply apparatus
- cold head
- 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.)
- Expired - Lifetime
Links
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 9
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 16
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 14
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 5
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 5
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 3
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 3
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001369 Brass Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000906 Bronze Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010951 brass Substances 0.000 description 2
- 239000010974 bronze Substances 0.000 description 2
- KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N copper tin Chemical compound [Cu].[Sn] KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 238000005482 strain hardening Methods 0.000 description 2
- 239000002887 superconductor Substances 0.000 description 2
- 229920002430 Fibre-reinforced plastic Polymers 0.000 description 1
- 229910009203 Y-Ba-Cu-O Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- LTPBRCUWZOMYOC-UHFFFAOYSA-N beryllium oxide Inorganic materials O=[Be] LTPBRCUWZOMYOC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 239000011151 fibre-reinforced plastic Substances 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 description 1
- 239000011226 reinforced ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000007788 roughening Methods 0.000 description 1
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B9/00—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
- F25B9/14—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the cycle used, e.g. Stirling cycle
- F25B9/145—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the cycle used, e.g. Stirling cycle pulse-tube cycle
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F6/00—Superconducting magnets; Superconducting coils
- H01F6/06—Coils, e.g. winding, insulating, terminating or casing arrangements therefor
- H01F6/065—Feed-through bushings, terminals and joints
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2309/00—Gas cycle refrigeration machines
- F25B2309/14—Compression machines, plants or systems characterised by the cycle used
- F25B2309/1406—Pulse-tube cycles with pulse tube in co-axial or concentric geometrical arrangements
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2309/00—Gas cycle refrigeration machines
- F25B2309/14—Compression machines, plants or systems characterised by the cycle used
- F25B2309/1408—Pulse-tube cycles with pulse tube having U-turn or L-turn type geometrical arrangements
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2309/00—Gas cycle refrigeration machines
- F25B2309/14—Compression machines, plants or systems characterised by the cycle used
- F25B2309/1418—Pulse-tube cycles with valves in gas supply and return lines
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2309/00—Gas cycle refrigeration machines
- F25B2309/14—Compression machines, plants or systems characterised by the cycle used
- F25B2309/1419—Pulse-tube cycles with pulse tube having a basic pulse tube refrigerator [PTR], i.e. comprising a tube with basic schematic
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2309/00—Gas cycle refrigeration machines
- F25B2309/14—Compression machines, plants or systems characterised by the cycle used
- F25B2309/1424—Pulse tubes with basic schematic including an orifice and a reservoir
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2309/00—Gas cycle refrigeration machines
- F25B2309/14—Compression machines, plants or systems characterised by the cycle used
- F25B2309/1424—Pulse tubes with basic schematic including an orifice and a reservoir
- F25B2309/14241—Pulse tubes with basic schematic including an orifice reservoir multiple inlet pulse tube
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F25D19/00—Arrangement or mounting of refrigeration units with respect to devices or objects to be refrigerated, e.g. infrared detectors
- F25D19/006—Thermal coupling structure or interface
Definitions
- the invention relates to a power supply device with at least one between a higher temperature level and a lower temperature level electrical Pipe at its low-temperature end connected to a cooled electrical device and thermally coupled to a cold head of a pulse tube cooler which has a regenerator and a pulse tube.
- a power supply device is e.g. from "Advances in Cryogenic Engineering ", Vol. 41, 1996, pages 1443 until 1447.
- cryogenic systems One of the main problems in the design of cryogenic systems is the efficient introduction of relatively large currents into superconducting or semiconducting devices, such as are provided, for example, for magnetic field generation or for short-circuit current limitation or for voltage transformation or for current transmission.
- the greatest thermal leak in an insulated cryocontainer is often caused by the at least one electrical conductor of the power supply device, which is between a higher temperature level, in particular at room temperature of about 300 K, and a lower temperature level of, for example, 77 K, the temperature of the liquid nitrogen LN 2 . runs on which the electrical device can be located. If the electrical line of the power supply device running between these temperature levels cannot be constructed with little loss and the resulting heat loss is not effectively dissipated, the cooling effort alone can question the technical or economic meaning of the entire system.
- Line cooled power supplies are generally cooled only by conduction from a cold end. If you optimize the dimensions so that the sum of the Joule losses of the metal of the line with a specific resistance ⁇ (T) and due to the heat transport determined by the temperature-dependent thermal conductivity ⁇ (T) is minimal, then the specific loss is, that is Heat input per unit current, for copper about 43 W / kA when considering a single electrical line (see the magazine "IEEE Transactions on Magnetics", Vol. MAG-13, No. 1, 1977, pages 690 to 693).
- the enthalpy of a vaporized coolant for example of LN 2 at 77 K or of liquid helium LHe of 4.2 K, is used to dissipate the heat loss introduced in countercurrent. This enables the specific loss between 300 K and 77 K to be reduced to approximately 25 W / kA, with approximately 0.56 liters of LN 2 evaporating per hour, kiloampere and power supply line.
- the amount of heat introduced into a cryostat dictates given a coolant supply, the service life of the cryogenic System that requires replenishment, or the size of one Cooling unit if no cooling liquids are used. It is also important for a user how high the necessary power at room temperature is provided for cooling must become. This service is e.g. in one Compressor of a cooling unit or in the manufacture of the liquid coolant consumed.
- the object of the present invention is based on this State of the art an improved power supply device with reduced heat loss, reduced space requirements and to provide a simpler structure.
- a pulse tube cooler integral part of the device. It takes advantage of the fact that the cold head of such a pulse tube cooler compared to cold heads of conventional cryocoolers, e.g. work according to the Gifford-McMahon principle, is a simple component with no mechanically moving parts is advantageously inexpensive to manufacture and that due to the lack of further electrical drives against high voltages is isolable.
- the power supply device according to the invention thus represents an intermediate form in terms of heat technology between a line and exhaust-cooled power supply that does not require a flowing liquid coolant and one in relation to a line-cooled power supply causes a comparatively lower heat input. It thus combines the advantages of the two conventional ones Types of power supply.
- parts of a cold head 3 of a pulse tube cooler are used to conduct the electrical power between a warmer side, in particular at room temperature RT, and a colder side, for example at low temperature TT of 77 K LN 2 side.
- the cold head 3 projects at least with its colder part into the vacuum space V of a vacuum vessel 4 or a cryostat.
- the interior of a (bath) cryostat can also be provided with the cold head or cold head part.
- the cold head has a regenerator 6 and a pulse tube 7, which are connected to one another at their low-temperature ends via an overflow line 15.
- the power line forms the cladding tube 6a of the regenerator 6 and / or the cladding tube 7a of the pulse tube 7 in a coaxial or parallel design.
- either the regenerator and the pulse tube can be electrically insulated from one another and form two electrical lines which are at different potential, as is assumed in the exemplary embodiment shown. Or these parts can also be connected in parallel.
- 8a and 8b also denote the power connections at the warmer temperature level RT, 9a and 9b the corresponding power connections at the lower temperature level TT, with 10 an installation opening for the cold head 3 in the vacuum or cryostat vessel 4, with 11 the cold head 3 on its warmer side, insulating mounting flange, which ensures a vacuum or gas-tight seal of the installation opening 10, with 13 a gas inlet and / or outlet on the regenerator, with 14 a gas inlet and / or outlet on the pulse tube , with 15 the, for example, electrically insulating overflow line between the regenerator and the pulse tube, and with 16 a connection for a thermal busbar.
- An external power supply unit located at room temperature RT is to be connected to the power connections 8a and 8b, while a cooled electrical device, which is generally to be kept at the low temperature TT, is connected to the power connections 9a and 9b.
- the electrical device can be, in particular, a cable, a current limiter, a magnetic field winding or parts of electronics, each with superconducting material.
- LHe cooling technology can generally be used for classic superconductor materials such as Nb 3 Sn or NbTi and for metal oxide superconductor materials with a high transition temperature such as Y-Ba-Cu-O or (Bi, Pb) -Sr-Ca-Cu-O- Typically an LN 2 cooling technology can be provided.
- the electrical device can also have normal-conducting or semiconducting parts to be cooled and need not necessarily be at exactly the temperature level TT.
- the embodiment shown in Figure 2 of a designated 22 Power supply device differs from that Embodiment according to Figure 1 in that its cold head 23 one Pulse tube cooler only by means of its regenerator 26 Power supply is used.
- the regenerator contains as current-carrying part in the form of a metallic body e.g. a tightly rolled metal net packed in its cladding tube 26a 26b.
- a porous one can also be used Sintered metal granule body or a bundle of thinner Wires or at least a thin, rolled or folded one Serve metal strips or a number of profile sheets.
- This metallic bodies are on the warm and cold end e.g. electrically contacted by soldering, welding or pressing.
- a bundle of thin wires is particularly suitable for an introduction of alternating current, since the wire thickness is the skin depth can be adjusted.
- 2 is compared to a stack of fine wire nets the heat conduction in the regenerator is greatly increased, so that this Embodiment preferably only for comparatively large Currents is considered.
- an electrical Isolation advantageous by dielectric, e.g. plastics and / or ceramics.
- dielectric e.g. plastics and / or ceramics.
- BeO or aluminum nitride are also preferred to use, which advantageously have a high thermal conductivity.
- Radiation shields or electrical or magnetic apparatus be thermally coupled.
- a separation of potentials between a compressor with possibly electrical Valve train and the power supply device can e.g. through an insulating connecting pipe, for example made of plastic, fiber-reinforced plastic or ceramic can be reached.
- the pulse tube coolers used for a power supply device are based on embodiments known per se (cf., for example, "Cryocoolers 8 ", Plenum Press, New York, 1994, pages 345 to 410; or "Advances in Cryogenic Engineering", vol. 35, plenum Press, New York, 1990, pages 1191 to 1205; or "INFO PHYS TECH” of the VDI Technology Center, No. 6 / February 1996, with the title: “Pulse tube cooler: New refrigeration machines for superconductivity and cryoelectronics", 4 pages; or US 5,335,505 A ).
- Such a pulse tube cooler has, according to FIG.
- a cold head 33 which is generally surrounded by an insulating vacuum, at least with its colder part.
- This cold head has two tubes connected to each other.
- a tube is designed as a so-called regenerator 36 and contains in its interior a body which stores the gas heat periodically, for example in the form of stacked metal meshes 36a with a small mesh size.
- this body is used for power conduction.
- the other tube represents a so-called pulse tube 37, which only has heat exchangers 38 or 39 formed at each of its warm and cold ends, for example formed by fine copper networks, and is otherwise hollow.
- a first supply line 41 serves to supply the regenerator 36 with a generally uncooled, in particular at room temperature RT working gas, for example He gas, under high pressure via the valve train 42a pulsating at a frequency, for example between 2 Hz and 50 Hz.
- working gas is also discharged again via the supply line 41 by means of a valve drive 42b.
- the pulse tube 37 can be connected at its room temperature end via a connecting channel (not shown in the figure) to a second supply line which, depending on the design of the pulse tube cooler, leads to a further valve train (not shown in the figure) or to a buffer volume of the working gas, for example a few liters in size leads (see Figures 5 to 7).
- FIG. 3 also shows a compressor 43 which is connected to the first connecting line 41 by means of an outgoing line 41a with a (high-pressure) valve 42a for the working gas under high pressure and a return line 41b with a (low-pressure) valve 42b for the working gas is connected under low pressure.
- Embodiments of corresponding phase shifters on the warm 5 to 7 show the end of the pulse tube, with a Cold head 33 according to FIG. 3 is used as a basis.
- a buffer volume 51 with throttle 52 is provided for this purpose.
- a corresponding phase shifter can be used also be formed with four valves 42a, 42b, 55a and 55b.
- current supply devices according to the invention can also be based on two-stage and multi-stage variants of pulse tube coolers (cf., for example, magazine “Cryogenics", vol. 34, 1994, pages 259 to 262 ).
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
- Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Stromzuführungsvorrichtung mit wenigstens einer zwischen einem höheren Temperaturniveau und einem tieferen Temperaturniveau verlaufenden elektrischen Leitung, die an ihrem tieftemperaturseitigen Ende mit einer gekühlten elektrischen Einrichtung verbunden und thermisch an einen Kaltkopf eines Pulsröhrenkühlers angekoppelt ist, der einen Regenerator und eine Pulsröhre aufweist. Eine derartige Stromzuführungsvorrichtung geht z.B. aus "Advances in Cryogenic Engineering", Vol. 41, 1996, Seiten 1443 bis 1447 hervor.The invention relates to a power supply device with at least one between a higher temperature level and a lower temperature level electrical Pipe at its low-temperature end connected to a cooled electrical device and thermally coupled to a cold head of a pulse tube cooler which has a regenerator and a pulse tube. Such a power supply device is e.g. from "Advances in Cryogenic Engineering ", Vol. 41, 1996, pages 1443 until 1447.
Eines der Hauptprobleme bei der Konstruktion kryogener Systeme ist eine effiziente Einleitung verhältnismäßig großer Ströme in supraleitende oder halbleitende Einrichtungen, wie sie z.B. zu einer Magnetfelderzeugung oder zu einer Kurzschlußstrombegrenzung oder zu einer Spannungstransformation oder zu einer Stromübertragung vorgesehen werden. Häufig wird das größte Wärmeleck in einem isolierten Kryobehälter von dem mindestens einen elektrischen Leiter der Stromzuführungsvorrichtung verursacht, der zwischen einem höheren Temperaturniveau, insbesondere bei Raumtemperatur von etwa 300 K, und einem tieferen Temperaturniveau von z.B. 77 K, der Temperatur des flüssigen Stickstoffs LN2, verläuft, auf dem sich die elektrische Einrichtung befinden kann. Sofern die zwischen diesen Temperaturniveaus verlaufende elektrische Leitung der Stromzuführungsvorrichtung nicht verlustarm konstruiert werden kann und die entstehende Verlustwärme nicht effektiv abgeführt wird, kann allein der Kühlaufwand den technischen oder wirtschaftlichen Sinn des gesamten Systems in Frage stellen. One of the main problems in the design of cryogenic systems is the efficient introduction of relatively large currents into superconducting or semiconducting devices, such as are provided, for example, for magnetic field generation or for short-circuit current limitation or for voltage transformation or for current transmission. The greatest thermal leak in an insulated cryocontainer is often caused by the at least one electrical conductor of the power supply device, which is between a higher temperature level, in particular at room temperature of about 300 K, and a lower temperature level of, for example, 77 K, the temperature of the liquid nitrogen LN 2 . runs on which the electrical device can be located. If the electrical line of the power supply device running between these temperature levels cannot be constructed with little loss and the resulting heat loss is not effectively dissipated, the cooling effort alone can question the technical or economic meaning of the entire system.
Bei der Auslegung von bekannten Stromzuführungsvorrichtungen unterscheidet man insbesondere zwischen leitungsgekühlten und abgasgekühlten Bauformen. Leitungsgekühlte Stromzuführungsvorrichtungen werden im allgemeinen nur durch Wärmeleitung von einem kalten Ende her gekühlt. Optimiert man die Dimensionen so, daß die Summe aus Joule'schen Verlusten des Metalls der Leitung mit einem spezifischen Widerstand ρ(T) und durch den durch die temperaturabhängige Wärmeleitfähigkeit λ(T) bestimmten Wärmetransport minimal ist, dann beträgt der spezifische Verlust, d.h. die Wärmeeinleitung pro Einheitsstrom, für Kupfer etwa 43 W/kA bei Betrachtung einer einzigen elektrischen Leitung (vgl. die Zeitschrift "IEEE Transactions on Magnetics", Vol. MAG-13, No. 1, 1977, Seiten 690 bis 693). When designing known power supply devices, a distinction is made in particular between line-cooled and exhaust-cooled designs. Line cooled power supplies are generally cooled only by conduction from a cold end. If you optimize the dimensions so that the sum of the Joule losses of the metal of the line with a specific resistance ρ (T) and due to the heat transport determined by the temperature-dependent thermal conductivity λ (T) is minimal, then the specific loss is, that is Heat input per unit current, for copper about 43 W / kA when considering a single electrical line (see the magazine "IEEE Transactions on Magnetics", Vol. MAG-13, No. 1, 1977, pages 690 to 693).
Bei abgasgekühlten Stromzuführungsvorrichtungen wird die Enthalpie eines verdampften Kühlmittels, z.B. von LN2 bei 77 K oder von flüssigem Helium LHe von 4,2 K, dazu genutzt, die eingeleitete Verlustwärme im Gegenstrom abzuführen. Dadurch kann man den spezifischen Verlust zwischen 300 K und 77 K auf etwa 25 W/kA reduzieren, wobei pro Stunde, Kiloampere und Stromzuführungsleitung etwa 0,56 Liter LN2 verdampfen.In the case of exhaust gas-cooled power supply devices, the enthalpy of a vaporized coolant, for example of LN 2 at 77 K or of liquid helium LHe of 4.2 K, is used to dissipate the heat loss introduced in countercurrent. This enables the specific loss between 300 K and 77 K to be reduced to approximately 25 W / kA, with approximately 0.56 liters of LN 2 evaporating per hour, kiloampere and power supply line.
Die in einen Kryostaten eingeleitete Wärmemenge diktiert bei einem gegebenen Kühlmittelvorrat die Standzeit des kryogenen Systems, nach der ein Auffüllen nötig ist, oder die Größe eines Kühlaggregats, wenn keine Kühlflüssigkeiten benutzt werden. Für einen Anwender ist zudem von Bedeutung, wie hoch die nötige Leistung bei Raumtemperatur ist, die zur Kühlung bereitgestellt werden muß. Diese Leistung wird z.B. in einem Kompressor eines Kühlaggregats oder bei der Herstellung des flüssigen Kühlmittels verbraucht.The amount of heat introduced into a cryostat dictates given a coolant supply, the service life of the cryogenic System that requires replenishment, or the size of one Cooling unit if no cooling liquids are used. It is also important for a user how high the necessary power at room temperature is provided for cooling must become. This service is e.g. in one Compressor of a cooling unit or in the manufacture of the liquid coolant consumed.
Je nach konkreter Anwendung sind eine Vielzahl von Ausführungsformen für Stromzuführungsvorrichtungen bekannt (vgl. die Literaturstelle "Cryogenics", Vol. 25, 1985, Seiten 94 bis 110). In der Regel kommt für die zwischen den verschiedenen Temperaturniveaus verlaufende elektrische Leitung als Material Kupfer oder Messing zum Einsatz. Bei leitungsgekühlten Stromzuführungsvorrichtungen wird zudem das kalte Ende häufig gut wärmeleitend, aber elektrisch isolierend mit der kalten Seite eines insbesondere nach dem Gifford-McMahon-Prinzip arbeitenden Refrigerators verbunden. Bei abgasgekühlten Stromzuführungsvorrichtungen wird zumindest ein großer Teil des verdampften Kühlmittels an der elektrischen Leitung entlanggeführt, die eine möglichst große Oberfläche haben sollte, damit ein effektiver Wärmeaustausch stattfindet.Depending on the specific application, a large number of embodiments for current supply devices are known (cf. the reference "Cryogenics", Vol. 25, 1985, pages 94 to 110 ). As a rule, copper or brass is used as the material for the electrical cable running between the different temperature levels. In the case of line-cooled power supply devices, the cold end is also often connected with good heat conduction, but in an electrically insulating manner, to the cold side of a refrigerator which operates in particular according to the Gifford-McMahon principle. In the case of exhaust gas-cooled power supply devices, at least a large part of the evaporated coolant is guided along the electrical line, which should have the largest possible surface so that an effective heat exchange takes place.
Aus der erwähnten Veröffentlichung "Advances in Cryogenic Engineering" ist eine Stromzuführungsvorrichtung mit den eingangs genannten Merkmalen zu entnehmen. Zu einer effizienten Kühlung ihrer elektrischen Leitungen ist ein Kaltkopf eines Pulsröhrenkühlers im oberen, wärmeren Bereich eines Kryostaten zwischen den elektrischen Leitungen angeordnet. Der Pulsröhrenkühler ist mit den Stromleitungen über eine Kupferbrücke gut wärmeleitend verbunden, wobei die erforderliche Isolierung zwischen den Leitungen durch den Kaltkopf selbst hergestellt wird. Ein solcher Aufbau ist entsprechend aufwendig.From the mentioned publication "Advances in Cryogenic Engineering" is a power supply device with the input characteristics mentioned. An efficient one Cooling their electrical lines is a cold head of one Pulse tube cooler in the upper, warmer area of a cryostat arranged between the electrical lines. The pulse tube cooler is with the power lines over a copper bridge well connected to heat, with the required insulation produced between the lines by the cold head itself becomes. Such a structure is correspondingly complex.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ausgehend von diesem Stand der Technik eine verbesserte Stromzuführungseinrichtung mit reduzierten Wärmeverlusten, reduziertem Platzbedarf und einfacherem Aufbau anzugeben.The object of the present invention is based on this State of the art an improved power supply device with reduced heat loss, reduced space requirements and to provide a simpler structure.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den in Anspruch 1 angegebenen
Maßnahmen gelöst. Demgemäß soll bei einer Stromzuführungsvorrichtung
mit den eingangs genannten Merkmalen zumindest
ein Teilstück der elektrischen Leitung von wenigstens
einem Teil des Kaltkopfes gebildet sein. This object is achieved with those specified in
Bei der erfindungsgemäßen Stromzuführungsvorrichtung ist also ein Pulsröhrenkühler integraler Bestandteil der Vorrichtung. Dabei wird ausgenutzt, daß der Kaltkopf eines solchen Pulsröhrenkühlers verglichen mit Kaltköpfen herkömmlicher Kryokühler, die z.B. nach dem Gifford-McMahon-Prinzip arbeiten, ein einfaches Bauteil ohne mechanisch bewegte Teile ist, das in vorteilhafter Weise preiswert zu fertigen ist und das durch Fehlen weiterer elektrischer Antriebe gegen hohe Spannungen isolierbar ist. Die erfindungsgemäße Stromzuführungsvorrichtung stellt somit wärmetechnisch eine Zwischenform zwischen einer leitungs- und abgasgekühlten Stromzuführung dar, die ohne ein strömendes flüssiges Kühlmittel auskommt und dabei eine gegenüber einer leitungsgekühlten Stromzuführung eine vergleichsweise geringere Wärmeeinleitung verursacht. Sie vereint somit die Vorteile der beiden herkömmlichen Bauformen von Stromzuführungen.So in the power supply device according to the invention a pulse tube cooler integral part of the device. It takes advantage of the fact that the cold head of such a pulse tube cooler compared to cold heads of conventional cryocoolers, e.g. work according to the Gifford-McMahon principle, is a simple component with no mechanically moving parts is advantageously inexpensive to manufacture and that due to the lack of further electrical drives against high voltages is isolable. The power supply device according to the invention thus represents an intermediate form in terms of heat technology between a line and exhaust-cooled power supply that does not require a flowing liquid coolant and one in relation to a line-cooled power supply causes a comparatively lower heat input. It thus combines the advantages of the two conventional ones Types of power supply.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Stromzuführungsvorrichtung gehen aus den abhängigen Ansprüchen hervor.Advantageous embodiments of the power supply device according to the invention emerge from the dependent claims.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung und deren Weiterbildungen wird nachfolgend auf die Zeichnung Bezug genommen. Dabei zeigen jeweils schematisch als Längsschnitt
- deren
Figur 1 - eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Stromzuführungsvorrichtung,
- deren
Figur 2 - eine weitere Ausführungsform einer solchen Stromzuführungsvorrichtung
- deren
Figuren 3 bis 7 - verschiedene Ausführungsformen bekannter Pulsröhrenkühler.
- whose figure 1
- a first embodiment of a power supply device according to the invention,
- whose figure 2
- a further embodiment of such a power supply device
- whose figures 3 to 7
- different embodiments of known pulse tube coolers.
In den Figuren sind sich entsprechende Teile mit denselben Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are the same in the figures Provide reference numerals.
Bei der in Figur 1 gezeigten, allgemein mit 2 bezeichneten
Ausführungsform einer Stromzuführungsvorrichtung nach der Erfindung
erfolgt über Teile eines Kaltkopfes 3 eines Pulsröhrenkühlers
die elektrische Stromleitung zwischen einer wärmeren,
insbesondere auf Raumtemperatur RT befindlichen Seite
und einer kälteren, z.B. auf Tieftemperatur TT von 77 K des
LN2 befindlichen Seite. Der Kaltkopf 3 ragt dabei zumindest
mit seinem kälteren Teil in den Vakuumraum V eines Vakuumgefäßes
4 bzw. eines Kryostaten hinein. Statt des Vakuumraums
eines Vakuumgefäßes kann auch der Innenraum eines (Bad-)Kryostaten
mit dem Kaltkopf bzw. Kaltkopfteil versehen werden.
Der Kaltkopf weist einen Regenerator 6 und eine Pulsröhre 7
auf, die an ihren tieftemperaturseitigen Enden über eine
Überströmleitung 15 miteinander verbunden sind. Die Stromleitung
bildet dabei das Hüllrohr 6a des Regenerators 6 und/oder
das Hüllrohr 7a der Pulsröhre 7 in einer koaxialen oder parallelen
Bauweise. Dabei können entweder Regenerator und
Pulsröhre gegeneinander elektrisch isoliert sein und zwei auf
unterschiedlichem Potential befindliche elektrische Leitungen
bilden, wie gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel angenommen
ist. Oder diese Teile können auch parallelgeschaltet
sein. In der Figur sind ferner bezeichnet mit 8a und 8b die
Stromanschlüsse auf dem wärmeren Temperaturniveau RT, mit 9a
und 9b die entsprechenden Stromanschlüsse auf dem tieferen
Temperaturniveau TT, mit 10 eine Einbauöffnung für den Kaltkopf
3 in dem Vakuum- oder Kryostatengefäß 4, mit 11 ein den
Kaltkopf 3 an seiner wärmeren Seite haltenden, isolierenden
Montageflansch, der für eine vakuum- oder gasdichte Abdichtung
der Einbauöffnung 10 sorgt, mit 13 ein Gaseinlaß
und/oder -auslaß an dem Regenerator, mit 14 ein Gaseinlaß
und/oder -auslaß an der Pulsröhre, mit 15 die beispielsweise
elektrisch isolierende Überströmleitung zwischen dem Regenerator
und dem Pulsrohr sowie mit 16 ein Anschluß für eine
thermische Sammelschiene. An den Stromanschlüssen 8a und 8b
ist beispielsweise eine externe, auf Raumtemperatur RT befindliche
Stromversorgungseinheit anzuschließen, während mit
den Stromanschlüssen 9a und 9b eine gekühlte, im allgemeinen
auf der Tieftemperatur TT zu haltende elektrische Einrichtung
verbunden ist. Bei der elektrischen Einrichtung kann es sich
insbesondere um ein Kabel, einen Strombegrenzer, eine Magnetfeldwicklung
oder Teile einer Elektronik jeweils mit supraleitendem
Material handeln. Dabei können für klassische Supraleitermaterialien
wie z.B. Nb3Sn oder NbTi im allgemeinen
eine LHe-Kühltechnik und für metalloxidische Supraleitermaterialien
mit hoher Sprungtemperatur wie z.B. vom Y-Ba-Cu-Ooder
vom (Bi,Pb)-Sr-Ca-Cu-O-Typ im allgemeinen eine LN2-Kühltechnik
vorgesehen sein. Die elektrische Einrichtung kann
jedoch auch zu kühlende normalleitende oder halbleitende Teile
aufweisen und braucht nicht unbedingt auf exakt dem Temperaturniveau
TT zu liegen.In the embodiment of a power supply device according to the invention shown in FIG. 1, generally designated 2, parts of a
Die in Figur 2 gezeigte Ausführungsform einer mit 22 bezeichneten
Stromzuführungsvorrichtung unterscheidet sich von der
Ausführungsform nach Figur 1 dadurch, daß ihr Kaltkopf 23 eines
Pulsröhrenkühlers nur mittels seines Regenerators 26 zur
Stromführung genutzt wird. Der Regenerator enthält dabei als
stromführenden Teil einen metallischen Körper in Form von
z.B. einem in sein Hüllrohr 26a gepacktes, eng gerolltes Metallnetz
26b. Statt des Metallnetzes kann auch ein poröser
Körper aus gesinterten Metallkörnchen oder ein Bündel dünner
Drähte oder mindestens ein dünner, gerollter oder gefalteter
Blechstreifen oder eine Anzahl von Profilblechen dienen. Diese
metallischen Körper sind am warmen und am kalten Ende z.B.
durch Einlöten, -schweißen oder -pressen elektrisch kontaktiert.
Ein Bündel dünner Drähte eignet sich besonders gut für
eine Einleitung von Wechselstrom, da die Drahtdicke der Skintiefe
angepaßt werden kann. Bei der Ausführungsform nach Figur
2 wird jedoch gegenüber einem Stapel feiner Drahtnetze
die Wärmeleitung im Regenerator stark erhöht, so daß diese
Ausführungsform vorzugsweise nur für vergleichsweise große
Ströme in Betracht gezogen wird.The embodiment shown in Figure 2 of a designated 22
Power supply device differs from that
Embodiment according to Figure 1 in that its
Bei den Stromzuführungsvorrichtungen gemäß der Erfindung, wie sie aus den Figuren 1 und 2 hervorgehen, wird eine elektrische Isolation vorteilhaft durch Dielektrika, z.B. Kunststoffe und/oder Keramik, gewährleistet. Am tieftemperaturseitigen Ende kommen bevorzugt auch Saphir, BeO oder Aluminiumnitrid zum Einsatz, die vorteilhaft eine hohe Wärmeleitfähigkeit besitzen. Dadurch können auch weitere zu kühlende Bauteile, z.B. Strahlungsschilde oder elektrische oder magnetische Apparate thermisch angekoppelt werden. Eine Potentialtrennung zwischen einem Kompressor mit möglicherweise elektrischem Ventiltrieb und der Stromzuführungsvorrichtung kann z.B. durch ein isolierendes Verbindungsrohr, das beispielsweise aus Kunststoff, faserverstärktem Kunststoff oder Keramik bestehen kann, erreicht werden.In the power supply devices according to the invention, such as they emerge from Figures 1 and 2, an electrical Isolation advantageous by dielectric, e.g. plastics and / or ceramics. On the low temperature side Sapphire, BeO or aluminum nitride are also preferred to use, which advantageously have a high thermal conductivity. This means that other components to be cooled, e.g. Radiation shields or electrical or magnetic apparatus be thermally coupled. A separation of potentials between a compressor with possibly electrical Valve train and the power supply device can e.g. through an insulating connecting pipe, for example made of plastic, fiber-reinforced plastic or ceramic can be reached.
Bei den für eine erfindungsgemäße Stromzuführungsvorrichtung
eingesetzten Pulsröhrenkühlern wird von an sich bekannten
Ausführungsformen ausgegangen (vgl. z.B. "Cryocoolers 8",
Plenum Press, New York, 1994, Seiten 345 bis 410; oder
"Advances in Cryogenic Engineering", Vol. 35, Plenum Press,
New York, 1990, Seiten 1191 bis 1205; oder "INFO PHYS TECH"
des VDI-Technologiezentrums, Nr. 6/Febr. 1996, mit dem Titel:
"Pulsröhrenkühler: Neue Kältemaschinen für die Supraleitungstechnik
und Kryoelektronik", 4 Seiten; oder die US 5,335,505
A). Ein solcher Pulsröhrenkühler weist gemäß Figur 3 einen
Kaltkopf 33 auf, der zumindest mit seinem kälteren Teil im
allgemeinen von einem Isoliervakuum umgeben ist. Dieser Kaltkopf
besitzt zwei untereinander verbundene Röhren. Eine Röhre
ist als ein sogenannter Regenerator 36 gestaltet und enthält
in ihrem Inneren einen die Gaswärme periodisch zwischenspeichernden
Körper z.B. in Form von gestapelten Metallnetzen 36a
kleiner Maschenweite. Dieser Körper wird bei der Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Stromzuführungsvorrichtung 22
nach Figur 2 zur Stromleitung herangezogen. Demgegenüber
stellt die andere Röhre eine sogenannte Pulsröhre 37 dar,
welche lediglich an ihrem warmen und kalten Ende jeweils z.B.
durch feine Kupfernetze gebildete Wärmetauscher 38 bzw. 39
aufweist und ansonsten hohl ist. Die beiden nicht unbedingt
rohrförmig gestalteten Teile 36 und 37 sind an ihren auf
Tieftemperatur TT liegenden Enden mittels eines Überströmkanals
40 für ein Kühlmittel verbunden. Eine erste Versorgungsleitung
41 dient dazu, dem Regenerator 36 ein im allgemeinen
ungekühltes, insbesondere auf Raumtemperatur RT befindliches
Arbeitsgas, beispielsweise He-Gas, unter Hochdruck über den
Ventiltrieb 42a pulsierend mit einer Frequenz beispielsweise
zwischen 2 Hz und 50 Hz zuzuführen. Während einer Niederdruckphase
des Pulsröhrenkühlers wird mittels eines Ventiltriebs
42b über die Versorgungsleitung 41 auch Arbeitsgas
wieder abgeführt. Die Pulsröhre 37 kann an ihrem raumtemperaturseitigen
Ende über einen in der Figur nicht dargestellten
Verbindungskanal an eine zweite Versorgungsleitung angeschlossen
sein, die je nach Bauart des Pulsröhrenkühlers zu
einem weiteren, in der Figur nicht dargestellten Ventiltrieb
oder zu einem Puffervolumen des Arbeitsgases von beispielsweise
einigen Litern Größe führt (vgl. Figuren 5 bis 7). Die
Figur 3 zeigt ferner einen Kompressor 43, der an die erste
Verbindungsleitung 41 mittels einer Hinleitung 41a mit darin
angeordnetem (Hochdruck-)Ventil 42a für das Arbeitsgas unter
hohem Druck und einer Rückleitung 41b mit darin angeordnetem
(Niederdruck-)Ventil 42b für das Arbeitsgas unter niedrigem
Druck angeschlossen ist.The pulse tube coolers used for a power supply device according to the invention are based on embodiments known per se (cf., for example, "Cryocoolers 8 ", Plenum Press, New York, 1994, pages 345 to 410; or "Advances in Cryogenic Engineering", vol. 35, plenum Press, New York, 1990, pages 1191 to 1205; or "INFO PHYS TECH" of the VDI Technology Center, No. 6 / February 1996, with the title: "Pulse tube cooler: New refrigeration machines for superconductivity and cryoelectronics", 4 pages; or US 5,335,505 A ). Such a pulse tube cooler has, according to FIG. 3, a
Während bei der in Figur 3 gezeigten Ausführungsform des
Kaltkopfes 33 eines bekannten Pulsröhrenkühlers Regenerator
36 und Pulsröhre 37 räumlich parallel oder gegebenenfalls
auch räumlich hintereinander angeordnet sind, ist bei der in
Figur 4 gezeigten Ausführungsform des Kaltkopfes 45 eines
weiteren bekannten Pulsröhrenkühlers eine konzentrische
(koaxiale) Anordnung von Pulsröhre 47 und diese umschließendem
Regenerator 46 vorgesehen. Bei dieser Ausführungsform
wird das Arbeitsgas mittels einer Pumpvorrichtung 48 mit Arbeitskolben
48a gefördert.While in the embodiment shown in Figure 3
Bei allen diesen Ausführungsformen von bekannten Pulsröhrenkühlern
wird periodisch eine durch den Arbeitskolben 48a oder
durch den Kompressor 43 mit Ventiltrieb erzeugte Druckwelle
eingelassen, die im Regenerator 36 bzw. 46 vorgekühlt wird
und in der Pulsröhre 37 bzw. 47 so entspannt wird, daß eine
nutzbare Kälteleistung entsteht. Das entspannte, kalte Gas
kühlt dann beim Ausströmen aus der Pulsröhre den Regenerator. In all of these embodiments of known pulse tube coolers
periodically one through the working
Ausführungsformen von entsprechenden Phasenschiebern am warmen
Ende der Pulsröhre zeigen die Figuren 5 bis 7, wobei ein
Kaltkopf 33 gemäß Figur 3 zugrundegelegt ist. Nach Figur 5
ist hierzu ein Puffervolumen 51 mit Drossel 52 vorgesehen.
Zusätzlich kann gemäß Figur 6 ein zweiter Einlaß von der wärmeren
Regeneratorseite her über eine Leitung 53 mit Düse 54
erfolgen. Nach Figur 7 kann ein entsprechender Phasenschieber
auch mit vier Ventilen 42a, 42b, 55a und 55b gebildet werden.Embodiments of corresponding phase shifters on the warm
5 to 7 show the end of the pulse tube, with a
Darüber hinaus lassen sich erfindungsgemäßen Stromzuführungsvorrichtungen auch zwei- und mehrstufige Varianten von Pulsröhrenkühlern zugrundelegen (vgl. z.B. Zeitschrift "Cryogenics", Vol. 34, 1994, Seiten 259 bis 262).In addition, current supply devices according to the invention can also be based on two-stage and multi-stage variants of pulse tube coolers (cf., for example, magazine "Cryogenics", vol. 34, 1994, pages 259 to 262 ).
Selbstverständlich sind auch andere Ausführungsformen von erfindungsgemäßen
Stromzuführungsvorrichtungen als die in den
Figuren 1 und 2 gezeigten denkbar: So können z.B. Gestaltungsmerkmale
der Stromzuführungsvorrichtung 2 nach Figur 1
und der Stromzuführungsvorrichtung 22 nach Figur 2 kombiniert
werden, so daß dann der elektrische Strom sowohl innerhalb
des Regenerators als auch über dessen Hüllrohr fließt. Alle
Varianten können auch koaxial wie auch parallel ausgeführt
sein, wobei ein, zwei oder mehrere Stromleitungen mit unterschiedlichen
Potentialen in einem Kaltkopf denkbar sind. Es
können auch mehrere Stromzuführungsvorrichtungen an einem
Kompressor betrieben werden. Sofern eine Kühlstufe für eine
bestimmte Anwendung nicht ausreicht, können auch zwei- oder
mehrstufige Versionen aufgebaut werden, indem am kalten Ende
der wärmeren Stufe das wärmere Ende einer weiteren, kälteren
Stufe angeschlossen wird. Eine entsprechende Anordnung kann
als thermische Hintereinanderschaltung von mehreren Kaltköpfen
angesehen werden.Of course, other embodiments of the invention are also
Power supply devices than those in the
Figures 1 and 2 conceivable: For example, design features
the
Mit der erfindungsgemäßen Integration von mindestens einem
Kaltkopf eines Pulsröhrenkühlers in eine Stromzuführungsvorrichtung
werden gegenüber bekannten Ausführungsformen eine
Reihe bedeutender Vorteile erzielt:
Claims (11)
- Power supply apparatus (2,22) having at least one electrical line which runs between a higher temperature level (RT) and a lower temperature level (TT) and is connected at its end on the low-temperature side to a cooled electrical device and thermally coupled to a cold head (3,23) of a pulse tube cooler, which cold head has a regenerator (6,26) and a pulse tube (7,27), characterized in that at least one portion of the electrical line is formed by at least one part (6a, 7a, 26b) of the cold head (3, 23).
- Power supply apparatus according to Claim 1, characterized in that an encasing tube (6a) of the regenerator (6) and/or an encasing tube (7a) of the pulse tube (7) is provided as a line portion.
- Power supply apparatus according to Claim 1 or 2, characterized in that a metallic body (26b) is provided in the interior of an encasing tube (26a) of the regenerator (26), as a line portion.
- Power supply apparatus according to Claim 3, characterized in that the metallic body (26b) is a metal mesh, a sintered body, a wire bundle or at least one sheet-metal strip.
- Power supply apparatus according to one of Claims 1 to 4, characterized in that two different, mutually insulated, line portions are formed by the regenerator (6) and the pulse tube (7).
- Power supply apparatus according to one of Claims 1 to 4, characterized in that two electrically parallel-connected line portions are formed by the regenerator (6) and the pulse tube (7).
- Power supply apparatus according to one of Claims 1 to 6, characterized by the regenerator (6) and the pulse tube (7) being arranged physically parallel.
- Power supply apparatus according to one of Claims 1 to 6, characterized by the regenerator and the pulse tube being arranged physically concentrically.
- Power supply apparatus according to one of Claims 1 to 8, characterized in that the cold head is designed with a plurality of stages.
- Power supply apparatus according to one of Claims 1 to 9, characterized in that at least the colder part of the cold head (3, 23) projects into the vacuum area (V) of a vacuum vessel (4), or into the interior of a cryostat.
- Power supply apparatus according to one of Claims 1 to 10, characterized by an electrical connection to a superconducting device.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19704485 | 1997-02-07 | ||
| DE19704485A DE19704485C2 (en) | 1997-02-07 | 1997-02-07 | Power supply device for a cooled electrical device |
| PCT/DE1998/000285 WO1998035365A1 (en) | 1997-02-07 | 1998-02-02 | Current supply device for a cooled electrical device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EP0958585A1 EP0958585A1 (en) | 1999-11-24 |
| EP0958585B1 true EP0958585B1 (en) | 2003-05-21 |
Family
ID=7819479
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EP98907881A Expired - Lifetime EP0958585B1 (en) | 1997-02-07 | 1998-02-02 | Current supply device for a cooled electrical device |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6112527A (en) |
| EP (1) | EP0958585B1 (en) |
| JP (1) | JP3898231B2 (en) |
| DE (2) | DE19704485C2 (en) |
| WO (1) | WO1998035365A1 (en) |
Families Citing this family (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6286318B1 (en) * | 1999-02-02 | 2001-09-11 | American Superconductor Corporation | Pulse tube refrigerator and current lead |
| WO2000057530A1 (en) * | 1999-03-18 | 2000-09-28 | Siemens Aktiengesellschaft | Device with a power electronics unit for low-temperature systems |
| EP1063482A1 (en) * | 1999-06-24 | 2000-12-27 | CSP Cryogenic Spectrometers GmbH | Refrigeration device |
| WO2001001048A1 (en) * | 1999-06-24 | 2001-01-04 | Csp Cryogenic Spectrometers Gmbh | Cooling device |
| DE29911071U1 (en) * | 1999-06-24 | 2000-12-14 | CSP Cryogenic Spectrometers GmbH, 85737 Ismaning | Cooler |
| EP1072851A1 (en) * | 1999-07-29 | 2001-01-31 | CSP Cryogenic Spectrometers GmbH | Refrigeration device |
| DE10035859A1 (en) * | 2000-07-24 | 2002-02-07 | Abb Research Ltd | AC- bushing, e.g. for equipment containing a superconductor in a cryostat, has two branches with cooled bushing conductors and Peltier element formed by section of bushing conductor |
| JP4799757B2 (en) * | 2001-04-26 | 2011-10-26 | 九州電力株式会社 | Superconducting magnet |
| TW550366B (en) * | 2001-06-21 | 2003-09-01 | Air Water Inc | Cold storage type freezing machine |
| JP4799770B2 (en) * | 2001-07-09 | 2011-10-26 | 九州電力株式会社 | Superconducting magnet |
| GB0125189D0 (en) * | 2001-10-19 | 2001-12-12 | Oxford Magnet Tech | A pulse tube refrigerator |
| US6698224B2 (en) * | 2001-11-07 | 2004-03-02 | Hitachi Kokusai Electric Inc. | Electronic apparatus having at least two electronic parts operating at different temperatures |
| US7174721B2 (en) * | 2004-03-26 | 2007-02-13 | Mitchell Matthew P | Cooling load enclosed in pulse tube cooler |
| US8783045B2 (en) * | 2005-01-13 | 2014-07-22 | Sumitomo Heavy Industries, Ltd. | Reduced input power cryogenic refrigerator |
| JP5202220B2 (en) * | 2008-09-30 | 2013-06-05 | 三洋電機株式会社 | Image display device |
| JP5241414B2 (en) * | 2008-09-30 | 2013-07-17 | 三洋電機株式会社 | Image display device |
| US20180096018A1 (en) | 2016-09-30 | 2018-04-05 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Reducing processing for comparing large metadata sets |
| EP3982378A1 (en) * | 2020-10-09 | 2022-04-13 | Koninklijke Philips N.V. | Cryogen-free superconducting magnet system |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE6910446U (en) * | 1969-03-14 | 1970-01-29 | Friedrich Wilhelm D Burmeister | TROUGH FOR CONVEYOR SCREWS FOR DISCHARGING LIQUIDS OR SLUDGE, IN PARTICULAR FROM SEDIMENTATION BASINS OF WATER TREATMENT PLANTS |
| US3654377A (en) * | 1969-12-15 | 1972-04-04 | Gen Electric | Electrical leads for cryogenic devices |
| JPS5735384A (en) * | 1980-07-04 | 1982-02-25 | Japan Atom Energy Res Inst | Large current lead wire for superconductive device |
| DE3743033A1 (en) * | 1987-12-18 | 1989-06-29 | Asea Brown Boveri | MAGNETIC SYSTEM |
| US5335505A (en) * | 1992-05-25 | 1994-08-09 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Pulse tube refrigerator |
| FR2701157B1 (en) * | 1993-02-04 | 1995-03-31 | Alsthom Cge Alcatel | Supply link for superconductive coil. |
| FR2713405B1 (en) * | 1993-12-03 | 1996-01-19 | Gec Alsthom Electromec | Current supply module for supplying a superconductive electric charge at low critical temperature. |
| US5735127A (en) * | 1995-06-28 | 1998-04-07 | Wisconsin Alumni Research Foundation | Cryogenic cooling apparatus with voltage isolation |
| DE19648253C2 (en) * | 1996-11-22 | 2002-04-04 | Siemens Ag | Pulse tube cooler and use of the same |
| JP3398300B2 (en) * | 1997-05-28 | 2003-04-21 | 京セラ株式会社 | Electronic equipment |
-
1997
- 1997-02-07 DE DE19704485A patent/DE19704485C2/en not_active Expired - Fee Related
-
1998
- 1998-02-02 JP JP53355098A patent/JP3898231B2/en not_active Expired - Fee Related
- 1998-02-02 WO PCT/DE1998/000285 patent/WO1998035365A1/en not_active Ceased
- 1998-02-02 DE DE59808460T patent/DE59808460D1/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-02-02 EP EP98907881A patent/EP0958585B1/en not_active Expired - Lifetime
-
1999
- 1999-08-09 US US09/370,252 patent/US6112527A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE19704485A1 (en) | 1998-08-20 |
| DE19704485C2 (en) | 1998-11-19 |
| EP0958585A1 (en) | 1999-11-24 |
| WO1998035365A1 (en) | 1998-08-13 |
| JP3898231B2 (en) | 2007-03-28 |
| JP2001510551A (en) | 2001-07-31 |
| US6112527A (en) | 2000-09-05 |
| DE59808460D1 (en) | 2003-06-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0958585B1 (en) | Current supply device for a cooled electrical device | |
| DE102004061869B4 (en) | Device for superconductivity and magnetic resonance device | |
| DE19914778B4 (en) | Superconducting magnet device | |
| EP1504458B1 (en) | Superconductor technology-related device comprising a superconducting magnet and a cooling unit | |
| EP1206667B1 (en) | Supraconducting device comprising a cooling unit for a rotating supraconductive coil | |
| EP1970921B1 (en) | Power supply line with high-temperature superconductors for superconductive magnets in a cryostat | |
| EP1311785B1 (en) | Cryostat for electrical devices such as superconducting current limiters and electrical machines such as transformers, motors, generators and electrical magnets with a superconducting winding | |
| EP0865595B1 (en) | Low-temperature refrigerator with cold head, and use thereof | |
| EP1504516B1 (en) | Superconductive device comprising a refrigeration unit, equipped with a refrigeration head that is thermally coupled to a rotating superconductive winding | |
| DE10211568B4 (en) | Refrigeration system for parts of a facility to be cooled | |
| DE102014224363A1 (en) | Device of superconducting technology with coil devices and cooling device as well as vehicle equipped therewith | |
| DE102018006912A1 (en) | Device for cooling a superconducting element | |
| DE4223145C2 (en) | Power supply device for a device to be kept at low temperature, in particular superconducting device | |
| DE19813211C2 (en) | Superconducting device with conductors made of high-T¶c¶ superconducting material | |
| DE102015202638A1 (en) | Power supply for a superconducting coil device | |
| EP3861573B1 (en) | Superconducting current limiter device having power feed | |
| DE10032368A1 (en) | Superconducting device with a resistive current limiter unit using high-T¶c¶ superconducting material | |
| DE9209457U1 (en) | Power supply device for a device to be kept at low temperature, in particular a superconducting device | |
| DE29805441U1 (en) | Superconducting device with conductors made of high-T¶c¶ superconducting material | |
| WO2001001048A1 (en) | Cooling device | |
| DE19938985A1 (en) | Superconducting device with rotor and pulsed tube cryo | |
| EP4139943A1 (en) | Power supply and method for production thereof | |
| DE29911071U1 (en) | Cooler |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PUAI | Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase |
Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012 |
|
| 17P | Request for examination filed |
Effective date: 19990805 |
|
| AK | Designated contracting states |
Kind code of ref document: A1 Designated state(s): CH DE FR GB IT LI SE |
|
| 17Q | First examination report despatched |
Effective date: 20020626 |
|
| GRAH | Despatch of communication of intention to grant a patent |
Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOS IGRA |
|
| GRAH | Despatch of communication of intention to grant a patent |
Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOS IGRA |
|
| GRAH | Despatch of communication of intention to grant a patent |
Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOS IGRA |
|
| GRAA | (expected) grant |
Free format text: ORIGINAL CODE: 0009210 |
|
| AK | Designated contracting states |
Designated state(s): CH DE FR GB IT LI SE |
|
| REG | Reference to a national code |
Ref country code: GB Ref legal event code: FG4D Free format text: NOT ENGLISH |
|
| REG | Reference to a national code |
Ref country code: CH Ref legal event code: NV Representative=s name: SERVOPATENT GMBH Ref country code: CH Ref legal event code: EP |
|
| REF | Corresponds to: |
Ref document number: 59808460 Country of ref document: DE Date of ref document: 20030626 Kind code of ref document: P |
|
| REG | Reference to a national code |
Ref country code: SE Ref legal event code: TRGR |
|
| GBT | Gb: translation of ep patent filed (gb section 77(6)(a)/1977) | ||
| ET | Fr: translation filed | ||
| PLBE | No opposition filed within time limit |
Free format text: ORIGINAL CODE: 0009261 |
|
| STAA | Information on the status of an ep patent application or granted ep patent |
Free format text: STATUS: NO OPPOSITION FILED WITHIN TIME LIMIT |
|
| 26N | No opposition filed |
Effective date: 20040224 |
|
| REG | Reference to a national code |
Ref country code: CH Ref legal event code: PCAR Free format text: SIEMENS SCHWEIZ AG;INTELLECTUAL PROPERTY FREILAGERSTRASSE 40;8047 ZUERICH (CH) |
|
| PG25 | Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo] |
Ref country code: IT Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES Effective date: 20080202 |
|
| PGFP | Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo] |
Ref country code: FR Payment date: 20110224 Year of fee payment: 14 Ref country code: SE Payment date: 20110208 Year of fee payment: 14 |
|
| PGFP | Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo] |
Ref country code: DE Payment date: 20110418 Year of fee payment: 14 Ref country code: CH Payment date: 20110510 Year of fee payment: 14 Ref country code: GB Payment date: 20110210 Year of fee payment: 14 |
|
| PGFP | Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo] |
Ref country code: IT Payment date: 20110223 Year of fee payment: 14 |
|
| REG | Reference to a national code |
Ref country code: CH Ref legal event code: PL |
|
| GBPC | Gb: european patent ceased through non-payment of renewal fee |
Effective date: 20120202 |
|
| PG25 | Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo] |
Ref country code: LI Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES Effective date: 20120229 Ref country code: SE Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES Effective date: 20120203 Ref country code: CH Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES Effective date: 20120229 |
|
| REG | Reference to a national code |
Ref country code: FR Ref legal event code: ST Effective date: 20121031 |
|
| PG25 | Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo] |
Ref country code: IT Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES Effective date: 20120202 |
|
| REG | Reference to a national code |
Ref country code: DE Ref legal event code: R119 Ref document number: 59808460 Country of ref document: DE Effective date: 20120901 |
|
| PG25 | Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo] |
Ref country code: FR Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES Effective date: 20120229 Ref country code: GB Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES Effective date: 20120202 |
|
| PG25 | Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo] |
Ref country code: DE Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES Effective date: 20120901 |