DE102006046688B3 - Cooling system, e.g. for super conductive magnets, gives a non-mechanical separation between the parts to be cooled and the heat sink - Google Patents

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Abstract

The cooling system (100), e.g. for super conductive magnets, has a warm connection (101) with a thermal bond to the part (102) to be cooled and a cold connection (103) in a thermal bond with a heat sink (104). A heating tube (105), of a material with poor thermal conductivity, has one end at the hot connection and the other end with a mechanically released link at the cold connection, filled with a fluid (106) for circulation through a thermo-siphon effect. A connecting pipe (107) has one end within the hot tube and the tube is higher than the fluid level to pump out the fluid to give a thermal separation between the connections.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kälteanlage mit mindestens

  • – einem warmen Verbindungselement, welches mit zu kühlenden Teilen einer Einrichtung thermisch verbunden ist,
  • – einem kalten Verbindungselement, welches thermisch mit einer Wärmesenke verbunden ist,
  • – einem Wärmerohr aus schlecht-wärmeleitendem Material, welches an einem ersten Ende mit dem warmen Verbindungselement und an einem zweiten Ende mit dem kalten Verbindungselement verbunden ist, und dessen Innenraum zumindest teilweise mit einer nach einem Thermosiphoneffekt zirkulierbaren Flüssigkeit gefüllt ist.
The invention relates to a refrigeration system with at least
  • A hot connection element which is thermally connected to parts of a device to be cooled,
  • A cold connection element which is thermally connected to a heat sink,
  • - A heat pipe made of poor thermal conductivity material, which is connected at a first end to the hot connection element and at a second end to the cold connection element, and the interior of which is at least partially filled with a circulatory liquid according to a thermosiphon effect.

Eine Kälteanlage mit den oben genannten Merkmalen geht beispielsweise aus der DE 102 11 568 B4 hervor.A refrigeration system with the above features, for example, from the DE 102 11 568 B4 out.

Kühlsysteme, z.B. Kühlsysteme für supraleitende Magnete, verfügen oftmals über eine so genannte Badkühlung. Für eine solche Badkühlung kann ein flüssiges Kältemittel, z.B. Helium, mit einer Temperatur von typischerweise 4,2 K verwendet werden. Die DE 10 2004 060 832 B3 offenbart ein NMR-Spektrometer, dessen supraleitendes Magnetspulensystem eine Badkühlung aufweist. Die Kühlanlage des NMR-Spektrometers ist derart ausgelegt, dass ein zirkulierendes Kältemittel auf seinem Zirkulationsweg verschiedene Elemente des NMR-Spektrometers erfasst. Durch eine derartige Kältemittelzirkulation können eine Vielzahl von Elementen des NMR-Spektrometers mit unterschiedlichen Temperaturniveaus mittels eines einzigen Refrigerators gekühlt werden.Cooling systems, eg cooling systems for superconducting magnets, often have so-called bath cooling. For such a bath cooling, a liquid refrigerant, eg helium, with a temperature of typically 4.2 K can be used. The DE 10 2004 060 832 B3 discloses an NMR spectrometer whose superconducting magnet coil system has bath cooling. The cooling system of the NMR spectrometer is designed such that a circulating refrigerant detects various elements of the NMR spectrometer in its circulation path. By such a refrigerant circulation, a plurality of elements of the NMR spectrometer with different temperature levels can be cooled by means of a single refrigerator.

Für eine Badkühlung sind jedoch große Mengen des entsprechenden Kältemittels notwendig. Bei einem supraleitenden Magneten besteht weiterhin die Möglichkeit, dass dieser, z.B. durch Überschreiten eines für das entsprechende supraleitende Material kritischen Stromes oder eines kritischen Magnetfeldes, seine supraleitenden Eigenschaften verliert. In einem solchen Fall tritt an dem supraleitenden Material kurzfristig eine große Hitzeentwicklung auf. Die anfallende Wärme führt bei einer Badkühlung zu einem Sieden des Kältemittels innerhalb des Kryostaten. In großen Mengen anfallendes gasförmiges Kältemittel führt zu einem schnellen Anstieg des Druckes innerhalb des Kryostaten.For a bath cooling are however big Quantities of the corresponding refrigerant necessary. In a superconducting magnet continues to exist Possibility, that this, e.g. by crossing one for the corresponding superconducting material critical current or a critical magnetic field, its superconducting properties loses. In such a case, the superconducting material occurs a big one in the short term Heat development on. The resulting heat leads to a bath cooling a boiling of the refrigerant inside the cryostat. Large quantities of gaseous refrigerant leads to a rapid increase in pressure within the cryostat.

Um diesem Problem zu begegnen und gleichzeitig die Kosten für das Kältemittel zu reduzieren, werden Kühlsysteme ohne ein Kältemittelbad konzipiert. Solche Kühlsysteme können ohne jegliches Kältemittel auskommen. Die Kälteleistung wird in diesem Fall lediglich durch Festkörperwärmeleitung in die zu kühlenden Bereiche eingebracht. Bei einem solchen Kühlsystem können die zu kühlenden Bereiche durch einen sog. Festkörper-Kryobus aus z.B. Kupfer mit einer Kältemaschine verbunden sein. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die zu kühlenden Bereiche und die Kältemaschine mit einem geschlossenen Rohrleitungssystem zu verbinden, in welchem eine geringe Menge Kältemittel zirkuliert. Der Vorteil solcher Kühlsysteme ohne ein Kältemittelbad besteht weiterhin darin, dass diese einfacher an bewegliche zu kühlende Lasten anzupassen sind als Kühlsysteme, welche ein Kältemittelbad aufweisen. Kühlsysteme ohne ein Kältemittelbad sind daher insbesondere für supraleitende Magnete einer so genannten Gantry geeignet, wie sie in der Ionenstrahltherapie zur Krebsbekämpfung eingesetzt werden. Die Kälteleistung kann in den zuvor beschriebenen Kühlsystemen typischerweise einer Kältemaschine mit einem Kaltkopf insbesondere einem Stirlingkühler zur Verfügung gestellt werden.Around to address this problem while reducing the cost of the refrigerant to reduce cooling systems designed without a refrigerant bath. Such cooling systems can without any refrigerant get along. The cooling capacity is in this case only by solid-state heat conduction in the to be cooled Areas introduced. In such a cooling system, the areas to be cooled by a so-called solid state cryobus of e.g. Copper with a chiller be connected. One more way is to cool those Areas and the chiller to connect with a closed piping system, in which a small amount of refrigerant circulated. The advantage of such cooling systems without a refrigerant bath persists in that these easier on moving loads to be cooled are to be adapted as cooling systems, which is a refrigerant bath exhibit. cooling systems without a refrigerant bath are therefore especially for superconducting magnets are suitable for a so-called gantry, as they are be used in ion beam therapy for the fight against cancer. The Cooling capacity may typically be one in the cooling systems described above Chiller with a cold head in particular a Stirling cooler provided become.

Ein supraleitender Magnet, bei dem ein Kaltkopf mit seiner zweiten Stufe unmittelbar mechanisch und thermisch mit der Haltestruktur einer supraleitenden Magnetwicklung verbunden ist, geht z.B. aus der US 5,396,206 hervor. Die notwendige Kälteleistung wird bei dem zuvor genannten supraleitenden Magnet direkt durch Festkörperwärmeleitung in die supraleitenden Magnetwicklungen eingebracht. Muss jedoch ein Kaltkopf z.B. zu Wartungszwecken ausgetauscht werden, weist die vorgenannte Kühlvorrichtung für einen supraleitenden Magneten ein entscheidendes technisches Problem auf. Während des Austauschvorgangs können Luft oder andere Gase an der tiefkalten Kontaktfläche, in diesem Fall der Haltestruktur der supraleitenden Wicklungen, festfrieren. An diesen Stellen entstehendes Eis führt zu einer schlechten thermischen Verbindung des anschließend wieder eingesetzten Kaltkopfes mit der Haltestruktur der Wicklung.A superconducting magnet, in which a cold head with its second stage is directly mechanically and thermally connected to the support structure of a superconducting magnet winding, goes, for example, from US 5,396,206 out. The necessary cooling capacity is introduced directly into the superconducting magnet windings in the aforementioned superconducting magnet by solid-state heat conduction. If, however, a cold head has to be replaced, for example, for maintenance purposes, the abovementioned cooling device for a superconducting magnet has a decisive technical problem. During the exchange process, air or other gases may freeze on the cryogenic contact surface, in this case the superconductive winding support structure. Ice formed at these points leads to a poor thermal connection of the subsequently re-inserted cold head with the support structure of the winding.

Um ein Festfrieren von Gasen an den tiefkalten Kontaktflächen zu vermeiden, können diese auf etwa Raumtemperatur erwärmt werden. Dies führt in der Regel dazu, dass die gesamten zu kühlenden Teile einer Einrichtung, z.B. die gesamten supraleitenden Wicklungen eines Magneten, auf Raumtemperatur gebracht werden müssen, bevor der Kaltkopf ausgetauscht werden kann. Insbesondere für große Systeme können eine solche Aufwärmehase und die anschließende Abkühlphase eine lange Zeit in Anspruch nehmen. Dies führt zu langen Ausfallzeiten des Systems. Die Aufwärm- und Abkühlphasen führen weiterhin zu einem großen Verbrauch an Energie.Around a freezing of gases at the cryogenic contact surfaces to can avoid These are heated to about room temperature. This leads in the Rule that the entire parts of a facility to be cooled, e.g. the entire superconducting windings of a magnet Room temperature must be brought, before the cold head can be replaced. Especially for large systems can such a warm-up hare and the subsequent one cooling phase take a long time. This leads to long downtime of the System. The warm-up and cooling phases to lead continue to be a big one Consumption of energy.

Alternativ kann das Anfrieren von Umgebungsgasen an den tiefkalten Kontaktflächen dadurch vermeiden werden, dass der Raum um diese Kontaktflächen gezielt mit Gas geflutet wird. Dies ist jedoch aufwändig und führt zu einem großen Verbrauch an Spülgas oder zu diesem Zweck verdampftem Kältemittel.Alternatively, the freezing of ambient gases at the cryogenic contact surfaces can be avoided by purposely flooding the space around these contact surfaces with gas. However, this is expensive and leads to a large consumption of purge gas or vaporized for this purpose refrigerant.

EP 0 696 380 B1 offenbart einen supraleitenden Magneten mit einer kryogenfreien Kälteanlage. Die offenbarte Kälteanlage verfügt über einen thermischen Bus aus gut wärmeleitfähigem Material wie z.B. Kupfer, welcher mit dem supraleitenden Magneten verbunden ist. Der thermische Bus ist weiterhin mit zwei Kaltköpfen verbindbar. Die beiden Kaltköpfe sind symmetrisch zu dem thermischen Bus angeordnet. Sie können jeweils von entgegengesetzten Seiten an den thermischen Bus herangefahren werden. Auf diese Weise kann einer oder beide Kaltköpfe in thermischen Kontakt mit dem thermischen Bus gebracht werden. Die Kälteleistung wird entsprechend von einem oder auch beiden Kaltköpfen in den thermischen Bus eingebracht. EP 0 696 380 B1 discloses a superconducting magnet with a cryogen-free refrigeration system. The disclosed refrigeration system has a thermal bus of good thermal conductivity material such as copper, which is connected to the superconducting magnet. The thermal bus can still be connected to two cold heads. The two cold heads are arranged symmetrically to the thermal bus. They can each be approached from opposite sides to the thermal bus. In this way one or both cold heads can be brought into thermal contact with the thermal bus. The cooling capacity is introduced in accordance with one or both cold heads in the thermal bus.

Zum Austausch eines der beiden Kaltköpfe der bekannten Anlage kann dieser von dem thermischen Bus mechanisch zurückgefahren werden, wodurch der entsprechende Kaltkopf ebenfalls thermisch von dem thermischen Bus getrennt wird. In diesem Fall wird die Kälteleistung lediglich durch den einen verbleibenden Kaltkopf zur Verfügung gestellt. Ein Austausch des zurückgefahrenen Kaltkopfes kann nun erfolgen, ohne dass der supraleitende Magnet erwärmt werden muss. Bei der in EP 0 696 380 B1 offenbarten Kälteanlage müssen die Kaltköpfe jedoch mechanisch beweglich ausgeführt werden, was eine Vielzahl von tieftemperaturtauglichen Bauteilen und eine entsprechende, möglicherweise störanfällige Mechanik voraussetzt.To replace one of the two cold heads of the known system this can be moved back mechanically by the thermal bus, whereby the corresponding cold head is also thermally separated from the thermal bus. In this case, the cooling capacity is provided only by the one remaining cold head. An exchange of the retracted cold head can now be done without the superconducting magnet must be heated. At the in EP 0 696 380 B1 disclosed refrigeration system, the cold heads, however, must be carried out mechanically movable, which requires a variety of low-temperature components and a corresponding, possibly interference-prone mechanics.

JP 2000-146333 A offenbart eine Vorrichtung und Methode zur Wartung eines Kryokühlers. Vor dem Austausch eines Kryokühlers bzw. Kaltkopfes wird ein entsprechender baugleicher Kaltkopf in einem Bad mit flüssigem Stickstoff vorgekühlt. Durch die Vorkühlung des baugleichen Kaltkopfes können die Bauteile des Kaltkopfes auf eine vergleichbare Temperatur wie die entsprechenden auszutauschenden Bauteile gebracht werden. Auf diese Weise können die kryogenen Verhältnisse innerhalb einer Anlage, deren Kaltkopf ausgetauscht werden soll, nahezu unverändert gehalten werden. JP 2000-146333 A discloses an apparatus and method for maintaining a cryocooler. Before exchanging a cryocooler or cold head, a corresponding identical cold head is pre-cooled in a bath with liquid nitrogen. By pre-cooling the identical cold head, the components of the cold head can be brought to a comparable temperature as the corresponding components to be replaced. In this way, the cryogenic conditions within a plant whose cold head is to be replaced, can be kept almost unchanged.

DE 102 11 568 B4 offenbart eine Kälteanlage mit zwei Kaltköpfen, welche über ein Rohrleitungssystem, in dem ein Kältemittel nach einem Thermosiphoneffekt zirkulierbar ist, mit den zu kühlenden Teilen einer Einrichtung verbunden sind. Das Rohrleitungssystem weist eine Verzweigung auf. An den Enden der Äste befindet sich je ein Kältemittelraum, der mit jeweils einem Kaltkopf verbunden ist. Flüssiges Kältemittel sinkt, ausgehend von einem dieser Kältemittelräume, schwerkraftgetrieben zu den zu kühlenden Teilen der Einrichtung, an welchen der Wärmeübergang erfolgt. Gasförmiges Kältemittel steigt in dem Rohrleitungssystem wiederum zu den beiden Kaltköpfen auf, wo es rückverflüssigt wird. Ein derartiger Kreislauf des Kältemittels kann in dem Rohrleitungssystem sowohl in dem Fall stattfinden, dass lediglich ein Kaltkopf arbeitet, als auch in dem Fall, in dem beide Kaltköpfe arbeiten. Wird die Kälteanlage derart dimensioniert, dass auch ein einzelner Kaltkopf die für die zu kühlenden Teile der Einrichtung notwendige Kälteleistung aufbringt, kann im laufenden Betrieb der Kälteanlage ein weiterer Kaltkopf ausgetauscht werden. Zur Minimierung von thermischen Verlusten ist das Rohrleitungssystem zwischen der Verzweigung und den Kältemittelräumen, die jeweils mit einem Kaltkopf verbunden sind, aus schlecht wärmeleitendem Material hergestellt. Auf diese Weise können die Verluste durch Festkörperwärmeleitung begrenzt werden. Gasförmiges Kältemittel wird jedoch stets auch zu dem Punkt aufsteigen, an dem sich kein oder ein abgeschalteter Kaltkopf befindet. So können zwar die Verluste durch Festkörperwärmeleitung begrenzt werden, nicht jedoch die Verluste, welche durch zirkulierendes Kältemittel verursacht werden. DE 102 11 568 B4 discloses a refrigeration system with two cold heads, which are connected via a piping system in which a refrigerant is circulatory according to a thermosiphon effect, connected to the parts to be cooled of a device. The piping system has a branch. At the ends of the branches there is a respective refrigerant space, which is connected to a cold head. Liquid refrigerant decreases, starting from one of these refrigerant chambers, gravity driven to the parts of the device to be cooled, at which the heat transfer takes place. Gaseous refrigerant in the piping system in turn rises to the two cold heads, where it is reliquefied. Such a cycle of the refrigerant may take place in the piping system both in the case where only one cold head is operating and in the case where both cold heads are operating. If the refrigeration system is dimensioned in such a way that a single cold head applies the cooling capacity necessary for the parts of the device to be cooled, another cold head can be exchanged during operation of the refrigeration system. To minimize thermal losses, the piping system between the branch and the refrigerant spaces, which are each connected to a cold head, made of poor thermal conductivity material. In this way, the losses can be limited by solid-state heat conduction. However, gaseous refrigerant will always rise to the point where there is no or cold head off. Thus, although the losses can be limited by solid-state heat conduction, but not the losses caused by circulating refrigerant.

DE 101 02 653 A1 offenbart einen mechanischen Wärmeschalter, welcher aus einem ersten topfförmigen Metallkörper besteht, der einen zweiten Metallkörper formschlüssig umschließen kann. Der erste Metallkörper weist zu diesem Zweck ein freies Ende auf, welches gemeinsam mit dem Außenmantel des zweiten Metallkörpers einen Formschluss ausbilden kann. In den ersten topfförmigen Metallkörper ist ein vierter Metallkörper eingebracht, ein dritter Metallkörper umschließt den topfförmigen ersten Metallkörper von außen umgebend. Bei einer Erwärmung des vierten Metallkörpers dehnt sich dieser aus und drückt derart gegen die Topfinnenwand des ersten Metallkörpers, dass sich das freie Ende des ersten Metallkörpers bewegt und dadurch die Verbindung zu dem zweiten Metallkörper freigibt. Auf diese Weise kann der Wärmekontakt zwischen dem ersten und dem zweiten Metallkörper geöffnet werden. Beim Abkühlen des ersten Metallkörpers zieht sich der den ersten Metallkörper umschließende als Ring ausgebildete dritte Metallkörper zusammen und presst das freie Ende des ersten Metallkörpers gegen den zweiten Metallkörper. Auf diese Weise kann der Wärmeschalter geschlossen werden. DE 101 02 653 A1 discloses a mechanical thermal switch, which consists of a first cup-shaped metal body which can form-fit enclose a second metal body. The first metal body has for this purpose a free end, which can form a positive connection together with the outer jacket of the second metal body. In the first pot-shaped metal body, a fourth metal body is introduced, a third metal body surrounds the cup-shaped first metal body from the outside surrounding. Upon heating of the fourth metal body, this expands and presses against the inner wall of the pot of the first metal body such that the free end of the first metal body moves and thereby releases the connection to the second metal body. In this way, the thermal contact between the first and the second metal body can be opened. Upon cooling of the first metal body of the first metal body enclosing formed as a ring third metal body contracts and presses the free end of the first metal body against the second metal body. In this way, the thermal switch can be closed.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kälteanlage anzugeben, bei der die zu kühlenden Teile einer Einrichtung mit einem Wärmerohr, in dem eine Flüssigkeit nach einem Thermosyphon-Effekt zirkulierbar ist, mit einer Wärmsenke verbunden sind, wobei die zu kühlenden Teilen einer Einrichtung ohne eine mechanische Trennung weitgehend thermisch von der Wärmesenke entkoppelbar sein sollen.task The present invention is to provide a refrigeration system in which the ones to be cooled Parts of a device with a heat pipe in which a liquid can be circulated after a thermosyphon effect, with a heat sink are connected, with the to be cooled Parts of a device without a mechanical separation largely thermally from the heat sink should be decoupled.

Diese Aufgabe wird mit den in Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen gelöst. Der vorliegenden Erfindung liegen dabei die folgenden Überlegungen zugrunde: Der Wärmeaustausch zwischen der Wärmesenke und den zu kühlenden Teilen einer Einrichtung erfolgt im Wesentlichen durch die in dem Wärmerohr nach einem Thermosiphoneffekt zirkulierbare Flüssigkeit. Zur thermischen Trennung der Wärmesenke von den zu kühlenden Teilen der Einrichtung kann das Wärmerohr über eine an seinen Innenraum angeschlossene Rohrleitung abgepumpt werden. Das Wärmerohr soll gleichzeitig aus einem schlecht wärmeleitfähigen Material hergestellt sein. Durch diese Maßnahmen wird die thermische Verbindung zwischen der Wärmesenke und den zu kühlenden Teilen der Einrichtung bis auf ein durch die Festkörperwärmeleitfähigkeit des Wärmerohres definiertes geringes Maß herabgesetzt. Erfindungsgemäß soll die Kälteanlage mindestens ein warmes Verbindungselement enthalten, welches mit zu kühlenden Teilen einer Einrichtung thermisch verbunden ist, und ein kaltes Verbindungselement, welches thermisch mit einer Wärmesenke verbunden ist, enthalten. Ein Wärmerohr aus schlecht-wärmeleitendem Material soll an einem ersten Ende mit dem warmen Verbindungselement und an einem zweiten Ende mechanisch lösbar mit dem kalten Verbindungselement verbunden sein. Der Innenraum des Wärmerohrs soll zumindest teilweise mit einer nach einem Thermosiphoneffekt zirkulierbaren Flüssigkeit gefüllt sein. Weiterhin soll die Kälteanlage eine Rohrleitung umfassen, die mit einem ersten Ende mit dem Innenraum des Wärmerohrs verbunden ist und derart ausgestaltet ist, dass zumindest Teile der Rohrleitung geodätisch höher als der Flüssigkeitsspiegel liegen. Zur thermischen Trennung der Verbindungselemente soll erfindungsgemäß die Flüssigkeit über die Rohrleitung aus dem Wärmerohr abpumpbar sein.This object is achieved with the measures specified in claim 1. The present The invention is based on the following considerations: The heat exchange between the heat sink and the parts of a device to be cooled takes place essentially by the liquid which can be circulated in the heat pipe according to a thermosiphon effect. For thermal separation of the heat sink from the parts to be cooled of the device, the heat pipe can be pumped off via a pipe connected to its interior. The heat pipe should be made of a poor thermal conductivity material at the same time. By these measures, the thermal connection between the heat sink and the parts to be cooled of the device is reduced to a defined by the solid state heat conductivity of the heat pipe low level. According to the invention, the refrigeration system should contain at least one hot connection element, which is thermally connected to parts of a device to be cooled, and a cold connection element, which is thermally connected to a heat sink containing. A heat pipe made of poorly heat-conducting material should be connected at a first end to the hot connection element and at a second end to be mechanically detachable with the cold connection element. The interior of the heat pipe should be at least partially filled with a liquid which can be circulated according to a thermosiphon effect. Furthermore, the refrigeration system should comprise a pipeline which is connected with a first end to the interior of the heat pipe and is configured such that at least parts of the pipeline are geodetically higher than the liquid level. For the thermal separation of the connecting elements according to the invention, the liquid should be able to be pumped out of the heat pipe via the pipeline.

Die Vorteile einer Kälteanlage mit den zuvor genannten Merkmalen sind vor allem darin zu sehen, dass eine Wärmeübertragung über das Wärmerohr deutlich herabgesetzt wird, indem die Flüssigkeit aus dem Inneren des Wärmerohres abgepumpt wird. Auf diese Weise können die zu kühlenden Teile einer Einrichtung thermisch von der Wärmesenke weitgehend entkoppelt werden, ohne dass eine zweite Wärmesenke benötigt wird und ohne dass eine oder mehrere Wärmesenken mechanisch bewegt werden müssen. Wird die Wärmesenke, welche mechanisch lösbar mit dem kalten Verbindungselement verbunden ist, aus der Kälteanlage entfernt, kann sich das kalte Verbindungselement binnen einer kurzen Zeit soweit erwärmen, dass insbesondere Luft oder andere in der Umgebungsatmosphäre enthaltene Gase nur in geringem Maß an der Oberfläche des kalten Verbindungselements anfrieren. Eine Eisbildung an den Kontaktflächen zwischen dem kalten Verbindungselement und der Wärmesenke kann auf diese Weise größtenteils vermieden werden. Aufgrund der verminderten Eisbildung wird der thermische Kontakt beim Wiedereinsetzen der Wärmsenke deutlich besser ausfallen als in dem Fall, in dem sich deutliche Eisbildung an den Kontaktflächen zeigt. Weiterhin bleibt der kryogene Bereich, in dem sich die zu kühlenden Teile der Einrichtung befinden, bedingt durch die thermische Entkopplung vor in diesen Bereich eindringenden Wärmeströmen bewahrt. Auf diese Weise bleiben auch bei einem Austausch der Wärmesenke die zu kühlenden Teile einer Einrichtung auf der gewünschten tiefen Temperatur. Mit den zuvor genannten Maßnahmen kann eine Kälteanlage angegeben werden, welche es gestattet, auch bei einer Verwendung einer einzelnen Wärmesenke, ohne dass ein Erwärmen der zu kühlenden Teile notwendig wird, die Wärmesenke auszutauschen oder zu warten bzw. temporär zu entfernen. Die erfindungsgemäße Kälteanlage ist besonders für Einrichtungen auf dem Gebiet der Supraleitungstechnik geeignet.The Advantages of a refrigeration system with the aforementioned features are mainly seen in that a heat transfer over the Heat pipe clearly is lowered by the liquid from the inside of the heat pipe is pumped out. In this way, the to be cooled Parts of a device thermally largely decoupled from the heat sink be without a second heat sink needed is moved and without one or more heat sinks mechanically Need to become. Is the heat sink, which is mechanically removable connected to the cold connection element, from the refrigeration system removed, the cold connection element can within a short Time to warm up, that in particular air or other contained in the ambient atmosphere Gases only to a small extent the surface Freeze the cold connector. Ice formation at the contact surfaces between the cold connection element and the heat sink can in this way largely be avoided. Due to the reduced ice formation is the thermal contact when reinserting the heat sink significantly better as in the case where there is significant ice formation at the contact surfaces. Furthermore, the cryogenic area remains in which the to be cooled Parts of the device are due to the thermal decoupling prevented from penetrating into this area heat flows. In this way stay with an exchange of the heat sink to be cooled Parts of a facility at the desired low temperature. With the aforementioned measures can a refrigeration system which allows it, even when used a single heat sink, without a warming the one to be cooled Parts becomes necessary, the heat sink replace or wait or temporarily remove. The refrigeration system according to the invention is especially for Devices in the field of superconductivity suitable.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Kälteanlage gehen aus den von Anspruch 1 abhängigen Ansprüchen hervor. Dabei kann die Ausführungsform nach Anspruch 1 mit den Merkmalen eines der Unteransprüche oder vorzugsweise auch denen aus mehreren Unteransprüchen kombiniert werden. Demgemäß kann die Kälteanlage nach der Erfindung zusätzlich noch folgende Merkmale aufweisen:

  • – Die zu kühlenden Teile der Einrichtung können in einem evakuierbaren Kryostaten angeordnet sein und das zweite Ende der Rohrleitung kann außerhalb des Kryostaten liegen. Tiefkalte Teile einer Einrichtung können besonders vorteilhaft mittels eines evakuierbaren Kryostaten thermisch vor ihrer Umgebung isoliert werden. Eine solche thermische Isolation stellt eine besonders effektive Isolation für tiefkalte Teile einer Einrichtung dar. Insbesondere bei solchen tiefkalten Teilen einer Einrichtung ist es wünschenswert, eine Eisbildung an den Kontaktflächen des kalten Verbindungselementes zu vermeiden. Der Einsatz einer Kälteanlage gemäß dem vorstehenden Ausführungsbeispiel ist daher insbesondere für Vorrichtungen mit tiefkalten Teilen besonders vorteilhaft.
  • – Es kann eine mehrstufige Kältemaschine mit einer ersten und einer zweiten Stufe vorhanden sein, wobei die Wärmesenke von der zweiten Stufe gebildet sein kann und die erste Stufe mechanisch lösbar mit einem innerhalb des Kryostaten angeordneten Wärmeschild verbunden sein kann. Eine mehrstufige Kältemaschine ist besonders für tiefkalt zu kühlende Teile einer Einrichtung geeignet. Besonders vorteilhaft ist es, einen Wärmeschild als eine weitere Maßnahme zur thermischen Isolation einzusetzen. Die erfindungsgemäße thermische Trennung der zu kühlenden Teile einer Einrichtung von der zweiten Stufe der Kältemaschine ist besonders vorteilhaft, da insbesondere bei mechanisch komplexen Kühlsystemen der Vorteil einer thermischen Trennung ohne bewegliche Teile zum Tragen kommt.
  • – Zumindest Teile der Kältemaschine können in einem von dem evakuierbaren Kryostaten abgetrennten, evakuierbaren Wartungsraum auswechselbar angebracht sein. Mit Hilfe eines weiteren, von dem evakuierbaren Kryostaten abgetrennten, ebenfalls evakuierbaren Wartungsraums kann der Auswechselvorgang der Kältemaschine vorgenommen werden, ohne dass das Vakuum des Kryostaten gebrochen werden muss. Der Wartungsvorgang gestaltet sich in dieser Weise besonders einfach und effektiv.
  • – Die Flüssigkeit kann als ein Zweiphasengemisch vorliegen. Liegt die Flüssigkeit in dem Wärmerohr in zwei Phasen vor, so kann sich eine Zirkulation der Flüssigkeit in dem Wärmerohr einstellen, durch die gasförmige Flüssigkeit an dem kalten Ende des Wärmerohres kondensiert und flüssige Flüssigkeit an dem warmen Ende des Wärmerohres verdampft. Auf diese Weise kann die latente Wärme des Phasenübergangs zum Wärmetransport genutzt werden. Eine entsprechende Zirkulation kann sich aber auch in einer einphasigen Flüssigkeit auf Grund natürlicher, auf Dichteunterschieden basierender Konvektion einstellen.
  • – Die Kälteanlage kann um eine Achse drehbar sein, welche im Wesentlichen parallel zu einer Symmetrieachse des Wärmerohres verläuft. Das Wärmerohr kann weiterhin in einem ersten Bereich, der mit dem warmen Verbindungselement verbunden ist, einen größeren Querschnitt aufweisen als in einem zweiten Bereich, der mit dem kalten Verbindungselement verbunden ist. Die Teile des Wärmerohres, die den ersten und den zweiten Bereich miteinander verbinden, können derart ausgestaltet sein, dass in dem zweiten Bereich kondensiertes Kältemittel ungehindert unter dem Einfluss der Schwerkraft zu dem ersten Bereich gelangen kann. Eine Kälteanlage mit den zuvor genannten Merkmalen kann insbesondere vorteilhaft für bewegliche, in diesem Fall drehbar angeordnete zu kühlende Teile einer Einrichtung verwendet werden. Durch die spezielle Ausgestaltung des Wärmerohres wird auch bei einer Drehung der zu kühlenden Teile einer Einrichtung jederzeit der thermische Kontakt zwischen der Kältemaschine und den zu kühlenden Teilen der Einrichtung gewährleistet.
  • – Die Rohrleitung kann an ihren Enden nahe der Symmetrieachse des Wärmerohres mit dem Wärmerohr und der Außenseite des Kryostaten verbunden sein. Die Rohrleitung kann weiterhin in Verlaufsrichtung mindestens einen der Achse nahen Zwischenbereich aufweisen. Durch eine Ausgestaltung der Rohrleitung, wie sie zuvor beschrieben ist, kann bei einer Drehung der zu kühlenden Teile einer Einrichtung verhindert werden, das Kältemittel durch die Rohrleitung bis an das warme Ende der Rohrleitung vordringt, welches außerhalb des Kryostaten befestigt ist. Auf diese Weise wird vermieden, dass sich eine Zirkulation des Kältemittels in der Rohrleitung zwischen dem innerhalb des Wärmerohres befindlichen tiefkalten Bereich und dem Ende der Rohrleitung, welches außerhalb des Kryostaten angebracht ist, stattfindet. Besonders vorteilhaft kann durch die zuvor beschriebene Ausgestaltung der Rohrleitung Wärmeverluste durch eine wie zuvor beschriebene Zirkulation des Kältemittels unterbunden werden.
  • – Der Zwischenbereich der Rohrleitung kann einen V-förmigen Verlauf in Richtung der Achse A aufweisen. Eine V-förmig gebogene Rohrleitung stellt eine besonders einfache und effektive Ausgestaltungsform der Rohrleitung dar.
  • – Das Wärmerohr kann im Wesentlichen in der Form eines Kegelstumpfes ausgestaltet sein. Durch eine Ausbildung des Wärmerohres in der Form eines Kegelstumpfes kann eine besonders einfache kostengünstige und effektive Form des Wärmerohrs angegeben werden.
  • – Die Kälteanlage kann ein Zusatzkühlsystem umfassen, welches zumindest die folgenden Merkmale aufweist: Einen Kältemittelraum, welcher mit dem kalten Verbindungselement verbunden ist; eine Zuleitung, durch welche der Kältemit telraum von einem geodätisch höher gelegenen Ort außerhalb des Kryostaten mit einem zweiten Kältemittel befüllbar ist; ein Rohrleitungssystem, welches thermisch großflächig mit den zu kühlenden Teilen der Einrichtung verbunden ist und in welchen das zweite Kältemittel bedingt durch einen Thermosiphoneffekt zirkulierbar ist; eine Abgasleitung, durch welche gasförmiges zweites Kältemittel aus dem Rohrleitungssystem entweichen kann. Durch ein Zusatzkühlsystem mit den zuvor genannten Merkmalen kann insbesondere bei großen zu kühlenden Massen eine Beschleunigung der Abkühlphase erreicht werden. Indem über die Zuleitung ein zweites Kältemittel von einem geodätisch höher gelegenen Ort außerhalb des Kryostaten in den Kältemittelraum gefüllt wird, wird zusätzliche Kühlleistung für die zu kühlenden Teile einer Einrichtung bereitgestellt. Gegebenenfalls abdampfendes zweites Kältemittel kann über die Abgasleitung aus dem Rohrleitungssystem entweichen. Auf diese Weise wird die Bildung eines Überdruckes in dem Rohrleitungssystem verhindert. Innerhalb des Rohrleitungssystems kann das zweite Kältemittel nach einem Thermosiphoneffekt zirkulieren und so für eine effektive Kühlung sorgen.
  • – Die Verbindungselemente können aus einem gut wärmeleitfähigen Material, vorzugsweise aus Kupfer, bestehen. Das Wärmerohr kann aus einem Material mit einer thermischen Leitfähigkeit geringer als der von Kupfer, vorzugsweise aus Edelstahl, bestehen. Durch eine derartige Ausgestaltung der Verbindungselemente aus einem gut wärmeleitfähigen Material wie z.B. Kupfer, kann eine besondere effektive thermische Ankopplung sowohl an die Wärmesenke wie auch an die zu kühlenden Teile der Einrichtung erreicht werden. Die Wärmeleitfähigkeit des Wärmerohres ist vor allem durch das innerhalb des Wärmerohrs zirkulierende Kältemittel bedingt. Wird das Wärmerohr selbst aus einem schlecht wärmeleitfähigen Material wie z.B. Edelstahl hergestellt, so kann durch Abpumpen des Kältemittels eine besonders starke Reduzierung der Wärmeleitfähigkeit erreicht werden.
  • – Die Einrichtung kann eine Gantry-Vorrichtung zur Strahlentherapie sein, und die zu kühlenden Teile können die Magnete der Gantry zur Ablenkung eines Teilchenstrahls sein. Die erfindungsgemäße Kälteanlage ist für eine Gantry besonders geeignet, da die zu kühlenden Magnete um eine Rotationsachse der Gantry gedreht werden.
Advantageous embodiments of the refrigeration system according to the invention will become apparent from the dependent of claim 1 claims. In this case, the embodiment can be combined according to claim 1 with the features of one of the subclaims or preferably also those of several subclaims. Accordingly, the refrigeration system according to the invention may additionally have the following features:
  • The parts of the device to be cooled can be arranged in an evacuatable cryostat and the second end of the pipeline can be outside the cryostat. Deep-frozen parts of a device can be thermally insulated from their environment particularly advantageously by means of an evacuatable cryostat. Such a thermal insulation is a particularly effective insulation for cryogenic parts of a device. Especially in such cryogenic parts of a device, it is desirable to avoid ice formation on the contact surfaces of the cold connection element. The use of a refrigeration system according to the above embodiment is therefore particularly advantageous especially for devices with cryogenic parts.
  • - There may be a multi-stage refrigerator with a first and a second stage, wherein the heat sink may be formed by the second stage and the first stage may be mechanically detachably connected to a disposed within the cryostat heat shield. A multi-stage chiller is particularly suitable for cryogenic parts of a device to be cooled. It is particularly advantageous to use a heat shield as a further measure for thermal insulation. The thermal separation according to the invention of the parts to be cooled of a device from the second stage of the refrigerating machine is particularly advantageous, since the advantage of a thermal separation without moving parts comes into play particularly in mechanically complex cooling systems.
  • - At least parts of the refrigerator can be separated in one of the evacuated cryostat ten, evacuable maintenance space be exchangeable attached. With the help of another, separated from the evacuated cryostat, also evacuated maintenance space of the replacement of the chiller can be made without the vacuum of the cryostat must be broken. The maintenance process is particularly simple and effective in this way.
  • - The liquid can be present as a two-phase mixture. When the liquid in the heat pipe is in two phases, circulation of the liquid in the heat pipe can be established, condensing gaseous liquid at the cold end of the heat pipe, and vaporizing liquid liquid at the warm end of the heat pipe. In this way, the latent heat of the phase transition can be used for heat transport. However, a corresponding circulation can also be achieved in a single-phase liquid due to natural convection based on density differences.
  • - The refrigeration system may be rotatable about an axis which is substantially parallel to an axis of symmetry of the heat pipe. The heat pipe can furthermore have a larger cross-section in a first region, which is connected to the warm connection element, than in a second region, which is connected to the cold connection element. The parts of the heat pipe connecting the first and the second area may be configured such that condensed refrigerant can freely move to the first area under the influence of gravity in the second area. A refrigeration system with the aforementioned features can be used in particular advantageous for movable, in this case rotatably arranged to be cooled parts of a device. Due to the special design of the heat pipe, the thermal contact between the chiller and the parts to be cooled of the device is ensured at any time with a rotation of the parts to be cooled of a device.
  • - The pipe can be connected at their ends near the axis of symmetry of the heat pipe to the heat pipe and the outside of the cryostat. The pipeline may furthermore have at least one intermediate region near the axis in the direction of progression. By means of an embodiment of the pipeline as described above, upon rotation of the parts to be cooled, a device can be prevented which advances refrigerant through the pipeline to the warm end of the pipeline, which is fastened outside the cryostat. In this way it is avoided that a circulation of the refrigerant in the pipeline takes place between the deep-cold area located inside the heat pipe and the end of the pipe which is arranged outside the cryostat. Particularly advantageous can be prevented by a circulation of the refrigerant as described above by the above-described embodiment of the pipeline heat losses.
  • The intermediate region of the pipeline can have a V-shaped course in the direction of the axis A. A V-shaped bent pipe represents a particularly simple and effective embodiment of the pipeline.
  • - The heat pipe can be configured substantially in the shape of a truncated cone. By forming the heat pipe in the form of a truncated cone, a particularly simple inexpensive and effective form of the heat pipe can be specified.
  • - The refrigeration system may include an additional cooling system having at least the following features: a refrigerant space which is connected to the cold connection element; a supply line through which the Kältemit telraum can be filled from a geodetically higher location outside of the cryostat with a second refrigerant; a piping system which is thermally connected over a large area with the parts to be cooled of the device and in which the second refrigerant is conditionally circulated by a thermosiphon effect; an exhaust pipe through which gaseous second refrigerant can escape from the piping system. By means of an additional cooling system with the aforementioned features, an acceleration of the cooling phase can be achieved, in particular for large masses to be cooled. By filling a second refrigerant from a geodetically elevated location outside the cryostat into the refrigerant space via the supply line, additional cooling capacity is provided for the parts of a device to be cooled. Optionally, evaporating second refrigerant can escape via the exhaust pipe from the piping system. In this way, the formation of an overpressure in the piping system is prevented. Within the piping system, the second refrigerant can circulate after a thermosiphon effect, thus providing effective cooling.
  • - The connecting elements may be made of a good thermal conductivity material, preferably made of copper. The heat pipe may be made of a material having a thermal conductivity less than that of copper, preferably of stainless steel. Such a design of the connecting elements made of a good thermal conductivity material such as copper, a special effective thermal coupling can be achieved both to the heat sink as well as to the parts to be cooled of the device. The heat conductivity of the heat pipe is mainly due to the circulating within the heat pipe refrigerant. If the heat pipe itself is made of a poor thermal conductivity material such as stainless steel, so by pumping off the refrigerant, a particularly strong reduction of the thermal conductivity can be achieved.
  • - The device can be a gantry device for Radiation therapy, and the parts to be cooled may be the magnets of the gantry for deflecting a particle beam. The refrigeration system according to the invention is particularly suitable for a gantry, since the magnets to be cooled are rotated about an axis of rotation of the gantry.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Kälteanlage gehen aus den vorstehend nicht angesprochenen Ansprüchen sowie insbesondere aus der nachfolgend erläuternden Zeichnung hervor. In der Zeichnung sind bevorzugte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Kälteanlage in leicht schematisierter Form angedeutet. Dabei zeigen derenFurther advantageous embodiments of the refrigeration system according to the invention will be apparent from the above not addressed claims and in particular from the following explanatory drawing. In the drawing, preferred embodiments of the refrigeration system according to the invention indicated in slightly schematized form. This show their

1 den Querschnitt einer Kälteanlage, 1 the cross-section of a refrigeration system,

2 den Querschnitt einer rotierbaren Kälteanlage und 2 the cross section of a rotatable refrigeration system and

3 den Querschnitt einer rotierbaren Kälteanlage mit einem Zusatzkühlsystem. 3 the cross section of a rotatable refrigeration system with an additional cooling system.

Sich in den Figuren entsprechende Teile sind jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen. Nicht näher ausgeführte Teile sind allgemeiner Stand der Technik.Yourself in the figures corresponding parts are each given the same reference numerals Mistake. Not closer executed Parts are generally state of the art.

1 zeigt den schematischen Aufbau einer Kälteanlage 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. In einem Kryostaten 108 befinden sich die zu kühlenden Teile 102 einer Einrichtung. Die zu kühlenden Teile 102 der Einrichtung können z.B. die Magnetwicklungen eines supraleitenden Magneten oder andere Teile der Supraleitungstechnik sein. Innerhalb des Kryostaten 108 ist zur Verbesserung der thermischen Isolierung ein Wärmeschild 112 angebracht. Die Kühlleistung für die zu kühlenden Teile 102 der Einrichtung wird durch eine Kältemaschine 109, z.B. einem Kaltkopf oder einen Stirlingkühler, zur Verfügung gestellt. Vorzugsweise kann ein Kaltkopf eingesetzt werden, der nach dem Gifford-McMahon-Prinzip arbeitet. Eine solche zweistufige Kältemaschine kann gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel mit ihrer ersten Stufe 111 thermisch mit dem Wärmeschild 112 verbunden sein. Die Verbindung zwischen der ersten Stufe 111 der Kältemaschine 109 und dem Wärmeschild 112 kann vorzugsweise eine lösbare mechanische Verbindung, z.B. eine Schraub- oder Klemmverbindung sein, welche gleichzeitig einen guten thermischen Kontakt der Bauteile gewährleistet. Die zweite Stufe 110 der Kältemaschine 109 stellt die eigentliche Wärmesenke 104 der Kälteanlage 100 dar. Die zweite Stufe 110 der Kältemaschine 109 ist thermisch mit einem kalten Verbindungselement 103 verbunden. Die entsprechende Verbindung kann vorzugsweise eine Schraubverbindung sein. D.h. die Kältemaschine 109 wird mit ihrer zweiten Stufe 110 in das kalte Verbindungselement 103 lösbar eingeschraubt. Jede andere mechanische Verbindung, welche lösbar ist und gleichzeitig einen guten thermischen Kontakt zwischen der zweiten Stufe 110 der Kältemaschine 109 und dem kalten Verbindungselement 103 gewährleistet, ist ebenfalls für das in 1 dargestellte Ausführungsbeispiel geeignet. Die Verbindungselemente 101 und 103 können dabei ein Teil der zu kühlenden Teile 102 einer Einrichtung bzw. der Wärmesenke 104 sein. Sie können weiterhin in die entsprechenden Bauteile integriert sein oder dauerhaft fest mit diesen verbunden sein. 1 shows the schematic structure of a refrigeration system 100 according to an embodiment. In a cryostat 108 are the parts to be cooled 102 a facility. The parts to be cooled 102 The device may be, for example, the magnet windings of a superconducting magnet or other parts of the superconducting technique. Inside the cryostat 108 is a heat shield to improve thermal insulation 112 appropriate. The cooling capacity for the parts to be cooled 102 The device is powered by a chiller 109 , eg a cold head or a Stirling cooler, provided. Preferably, a cold head can be used, which operates on the Gifford-McMahon principle. Such a two-stage refrigerator can according to the present embodiment with its first stage 111 thermally with the heat shield 112 be connected. The connection between the first stage 111 the chiller 109 and the heat shield 112 may preferably be a releasable mechanical connection, such as a screw or clamp connection, which simultaneously ensures good thermal contact of the components. The second stage 110 the chiller 109 represents the actual heat sink 104 the refrigeration system 100 dar. The second stage 110 the chiller 109 is thermal with a cold connection element 103 connected. The corresponding connection may preferably be a screw connection. That is, the chiller 109 comes with her second stage 110 in the cold connection element 103 detachably screwed. Any other mechanical connection which is releasable and at the same time good thermal contact between the second stage 110 the chiller 109 and the cold connection element 103 is also guaranteed for the in 1 illustrated embodiment suitable. The connecting elements 101 and 103 can be a part of the parts to be cooled 102 a device or the heat sink 104 be. They can continue to be integrated into the corresponding components or permanently connected to them.

Die Kältemaschine 109 befindet sich teilweise in einem separat evakuierbaren Wartungsraum 113. Dieser Wartungsraum 113 ist von dem übrigen evakuierbaren Raum des Kryostaten 108 abgetrennt. Das kalte Verbindungselement 103 ist mit einem Wärmerohr 105 gut wärmeleitend und vorzugsweise auch mechanisch verbunden. Auf der gegenüberliegenden Seite ist das Wärmerohr 105 mit einem warmen Verbindungselement 101 verbunden. Diese Verbindung ist ebenfalls gut wärmeleitend ausgestaltet und kann vorzugsweise auch eine mechanische Verbindung sein. Das warme Verbindungselement 101 ist wiederum gut wärmeleitend mit den zu kühlenden Teilen 102 einer Einrichtung verbunden. Innerhalb des Wärmerohres 105 befindet sich eine Flüssigkeit 106, welche in dem Wärmerohr 105 gemäß einem Thermosiphoneffekt zirkulieren kann. Das Wärmerohr 105 selbst besteht jedoch aus einem schlecht-wärmeleitenden Material.The chiller 109 is partly located in a separately evacuated maintenance room 113 , This maintenance room 113 is from the rest of the evacuable space of the cryostat 108 separated. The cold connection element 103 is with a heat pipe 105 good thermal conductivity and preferably also mechanically connected. On the opposite side is the heat pipe 105 with a warm connection element 101 connected. This compound is also designed to conduct heat well and may preferably also be a mechanical connection. The warm connection element 101 is again good heat-conducting with the parts to be cooled 102 connected to a facility. Inside the heat pipe 105 there is a liquid 106 which are in the heat pipe 105 can circulate according to a thermosiphon effect. The heat pipe 105 itself, however, consists of a poorly heat-conducting material.

Ist das Wärmerohr 105 vollständig mit der Flüssigkeit gefüllt, so kann diese im oberen kalten Bereich des Wärmerohres 105, temperaturbedingt eine höhere Dichte annehmen als im unteren, wärmeren Bereich des Wärmerohres 105. Aufgrund der Dichteunterschiede der Flüssigkeit 106 kann sich in dem Wärmerohr 105 eine Zirkulation nach dem sog. Thermosiphoneffekt einstellen, welche einen Wärmetransport von den zu kühlenden Teilen 102 der Einrichtung zu der Wärmesenke 104 bewirkt.Is the heat pipe 105 completely filled with the liquid, this may be in the upper cold area of the heat pipe 105 , due to temperature, assume a higher density than in the lower, warmer area of the heat pipe 105 , Due to the density differences of the liquid 106 can be in the heat pipe 105 Set a circulation according to the so-called. Thermosiphon effect, which heat transport from the parts to be cooled 102 the device to the heat sink 104 causes.

Weiterhin kann das Wärmerohr 105 lediglich teilweise mit einer Flüssigkeit 106 gefüllt sein. In diesem Fall kann sich eine Zirkulation der Flüssigkeit 106 in zwei verschiedenen Phasen einstellen, z.B. flüssig-gasförmig. Demgemäß wird gasförmige Flüssigkeit in dem Teil des Wärmerohres 105, welcher sich in thermischem Kontakt mit dem kalten Verbindungsstück 103 befindet, verflüssigt. Kondensierte Flüssigkeit 106 bewegt sich schwerkraftgetrieben in den in 1 weiter unten dargestellten Teil des Wärmerohres 105, welcher sich in thermischem Kontakt mit dem warmen Verbindungsstück 101 befindet. In diesem Teil des Wärmerohres 105 gibt die Flüssigkeit 106 die Kälteleistung an das warme Verbindungsstück 101 ab (und somit auch an die zu kühlenden Teile der Einrichtung 102) ab, woraufhin gasförmige Flüssigkeit 106 wieder in den oberen Teil des Wärmerohres aufsteigt. In diesem Fall wirkt das kalte Verbindungsstück 103 als Kondensator und das warme Verbindungsstück als Verdampfer. Auf diese Weise kann eine gute thermische Verbindung zwischen der Kältemaschine 109 bzw. dessen zweiter Stufe 110 und den zu kühlenden Teilen 102 einer Einrichtung gewährleistet werden.Furthermore, the heat pipe 105 only partially with a liquid 106 be filled. In this case, there may be a circulation of the liquid 106 set in two different phases, eg liquid-gaseous. Accordingly, gaseous liquid becomes in the part of the heat pipe 105 , which is in thermal contact with the cold connector 103 is liquefied. Condensed liquid 106 moves gravity-driven into the in 1 part of the heat pipe shown below 105 , which is in thermal contact with the hot connector 101 located. In this part of the heat pipe 105 gives the liquid 106 the cooling capacity to the warm connector 101 from (and thus also to the parts of the device to be cooled 102 ), whereupon gaseous liquid 106 again in the upper part of the heat pipe rises. In this case, the cold connector acts 103 as a condenser and the warm connector as an evaporator. In this way, a good thermal connection between the chiller 109 or its second stage 110 and the parts to be cooled 102 a facility.

Im Betrieb einer Kälteanlage 100 kann sich die Notwendigkeit ergeben, dass eine Kältemaschine 109 z.B. zu Wartungsarbeiten oder aufgrund eines Defekts ausgetauscht werden muss. Bevor die Kältemaschine 109 aus der Kälteanlage 100 entfernt wird, wird die Flüssigkeit 106, welche sich innerhalb des Wärmerohres 105 befindet, über eine nach außen führende Rohrleitung 107 abgepumpt. Es ist in vielen Fällen ausreichend, die Flüssigkeit 106 zum überwiegenden Teil aus dem Wärmerohr 105 abzupumpen; sie kann aber auch vollständig aus dem Wärmerohr 105 entfernt werden. Indem die Flüssigkeit 106 aus dem Wärmerohr 105 entfernt wird, wird die Wärmeleitfähigkeit des Wär merohres 105 erheblich herabgesetzt. Zwischen dem kalten Verbindungselement 103 und dem warmen Verbindungselement 101 findet im Folgenden eine Wärmeleitung lediglich infolge von Festkörperwärmeleitung über das Material des Wärmerohres 105 statt. Wird das Wärmerohr 105 aus einem schlecht wärmeleitenden Material wie z.B. Edelstahl hergestellt, kann die thermische Leitung zwischen den Verbindungselementen 101, 103 auf ein Minimum reduziert werden. Als Materialien für das Wärmerohr 105 sind neben Edelstahl auch verschiedene Kunststoffe, Keramiken oder andere tieftemperaturgeeignete Werkstoffe verwendbar. Eine weitere Maßnahme zur Minimierung der Wärmeleitung ist, das Wärmerohr 105 besonders dünnwandig und/oder mit geringen geometrischen Ausmaßen zu fertigen.During operation of a refrigeration system 100 There may be a need for a chiller 109 eg for maintenance or due to a defect must be replaced. Before the chiller 109 from the refrigeration system 100 is removed, the liquid becomes 106 which are inside the heat pipe 105 located, via a pipe leading to the outside 107 pumped out. It is sufficient in many cases, the liquid 106 for the most part from the heat pipe 105 pump out; but it can also be completely removed from the heat pipe 105 be removed. By the liquid 106 from the heat pipe 105 is removed, the thermal conductivity of the heat merohres 105 considerably reduced. Between the cold connection element 103 and the warm connection element 101 will find below a heat conduction only as a result of solid-state heat conduction through the material of the heat pipe 105 instead of. Will the heat pipe 105 Made of a poor thermal conductivity material such as stainless steel, the thermal conduction between the fasteners 101 . 103 be reduced to a minimum. As materials for the heat pipe 105 In addition to stainless steel, various plastics, ceramics or other low-temperature suitable materials can be used. Another measure to minimize heat conduction is the heat pipe 105 To produce particularly thin-walled and / or with small geometric dimensions.

Nachdem die Flüssigkeit 106 aus dem Wärmerohr 105 über die Rohrleitung 107 abgepumpt worden ist, kann der Wartungsraum 113 belüftet werden. Bedingt durch die in den Wartungsraum 113 einströmende Umgebungsluft beginnt sich das kalte Verbindungselement 103 sowie die vormals kalten Teile der Kältemaschine 109 zu erwärmen. Der Wartungsraum 113 kann ebenfalls mit einem speziellen Spülgas, wie z.B. getrocknete Luft, Stickstoff oder Helium geflutet werden. Nachdem der Wartungsraum 113 belüftet worden ist, kann die Kältemaschine 109 aus der Kälteanlage 100 entfernt werden. Das vormals tiefkalte Verbindungselement 103 ist von den übrigen immer noch tiefkalten Teilen, insbesondere dem warmen Verbindungselement 101 und den zu kühlenden Teilen 102 einer Einrichtung, thermisch entkoppelt und wird sich daher schnell auf eine Temperatur nahe der Raumtemperatur erwärmen. Da sich das kalte Verbindungselement 103, wie zuvor beschrieben, erwärmt, wird eine Eisbildung durch kondensierendes Gas wie vorzugsweise Umgebungsluft weitgehend vermieden. Beim Wiedereinsetzen der Kältemaschine 109 ist daher ein guter thermischer und mechanischer Kontakt zwischen deren zweiter Stufe 110 und dem kalten Verbindungselement 103 gewährleistet.After the liquid 106 from the heat pipe 105 over the pipeline 107 can be pumped out, the maintenance room 113 be ventilated. Due to the in the maintenance room 113 incoming ambient air begins the cold connection element 103 as well as the previously cold parts of the chiller 109 to warm up. The maintenance room 113 can also be flooded with a special purge gas, such as dried air, nitrogen or helium. After the maintenance room 113 has been vented, the chiller can 109 from the refrigeration system 100 be removed. The formerly deep cold connection element 103 is of the remaining still cryogenic parts, especially the warm connection element 101 and the parts to be cooled 102 a device that is thermally decoupled and will therefore quickly warm to a temperature near room temperature. Because the cold connection element 103 heated as described above, ice formation by condensing gas, preferably ambient air, is largely avoided. When replacing the chiller 109 is therefore a good thermal and mechanical contact between the second stage 110 and the cold connection element 103 guaranteed.

Supraleitende Magnetwicklungen sind insbesondere für Bestrahlungsanlagen geeignet, wie sie in der Teilchentherapie z.B. zur Krebsbekämpfung eingesetzt werden. Solche supraleitenden Magnetwicklungen befinden sich bevorzugt in einer so genannten Gantry montiert, welche um eine festgelegte Achse rotierbar ist.superconducting Magnetic windings are particularly suitable for irradiation systems, as used in particle therapy, e.g. used for the fight against cancer become. Such superconducting magnet windings are preferred mounted in a so-called gantry, which is a fixed one Axis is rotatable.

2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der allgemein mit 100 bezeichneten Kälteanlage, wobei die gesamte Kälteanlage 100 einschließlich der zu kühlenden Teile 102 um eine Achse A rotierbar angeordnet sind. Gemäß der in 2 dargestellten Ausführungsform der Kälteanlage 100 befinden sich die zu kühlenden Teile 102 in einem Kryostaten 108, welcher zusätzlich einen Wärmeschild 112 aufweist. Die Kältemaschine 109 ist vorzugsweise bezüglich einer weiteren Achse B rotationssymmetrisch ausgestaltet. Die Kältemaschine 109 ist in einem Wartungsraum 113 untergebracht, welcher getrennt von dem Kryostaten 108 evakuierbar ist. Die erste Stufe 111 der Kältemaschine 109 ist mit dem Wärmeschild 112 verbunden, die zweite Stufe 104 der Kältemaschine 109 ist mit dem kalten Verbindungselement 103 verbunden. Das Wärmerohr 105 befindet sich mit einem ersten Teil 202 in thermischer, vorzugsweise auch mechanischer Verbindung mit dem kalten Verbindungselement 103. Ein weiterer Teil 201 des Wärmerohres 105 befindet sich in thermischem, vorzugsweise auch mechanischem Kontakt mit dem warmen Verbindungselement 101. Der erste Teil 202 des Wärmerohres 105 weist einen geringeren Querschnitt als der zweite Teil 201 des Wärmerohres 105 auf. Der Teil 203 des Wärmerohres 105, welcher den ersten Teil 202 und den zweiten Teil 201 des Wärmerohres 105 verbindet, ist derart ausgestaltet, dass durch diesen Teil 203 kondensierte Flüssigkeit 106 infolge der Schwerkraft ungehindert von dem ersten Bereich 202 in den zweiten Bereich 201 gelangen kann. Das gesamte Wärmerohr 105 kann vorzugsweise die Form eines beidseitig geschlossenen Kegelstumpfes aufweisen. Ein solches Wärmerohr 105 kann weiterhin derart mit der Kältemaschine 109 verbunden sein, dass die Symmetrieachse des Kegelstumpfes mit der Achse B zusammenfällt. 2 shows a further embodiment of the generally with 100 designated refrigeration system, the entire refrigeration system 100 including the parts to be cooled 102 are arranged rotatably about an axis A. According to the in 2 illustrated embodiment of the refrigeration system 100 are the parts to be cooled 102 in a cryostat 108 , which in addition a heat shield 112 having. The chiller 109 is preferably designed with respect to a further axis B rotationally symmetrical. The chiller 109 is in a maintenance room 113 housed, which separated from the cryostat 108 is evacuable. The first stage 111 the chiller 109 is with the heat shield 112 connected, the second stage 104 the chiller 109 is with the cold connection element 103 connected. The heat pipe 105 is located with a first part 202 in thermal, preferably also mechanical connection with the cold connection element 103 , Another part 201 of the heat pipe 105 is in thermal, preferably also mechanical contact with the warm connection element 101 , The first part 202 of the heat pipe 105 has a smaller cross section than the second part 201 of the heat pipe 105 on. The part 203 of the heat pipe 105 which is the first part 202 and the second part 201 of the heat pipe 105 connects, is designed such that through this part 203 condensed liquid 106 due to gravity freely from the first area 202 in the second area 201 can get. The entire heat pipe 105 may preferably have the shape of a truncated cone closed on both sides. Such a heat pipe 105 can continue with the chiller 109 be connected, that the axis of symmetry of the truncated cone coincides with the axis B.

Im Bereich dieser Achse B ist eine Rohrleitung 107 mit dem Wärmerohr 105 verbunden. Durch diese Rohrleitung ist die Flüssigkeit 106 aus dem Wärmerohr 105 abpumpbar. Die Rohrleitung 107 weist eine derartige Form auf, dass etwaig von dem Wärmerohr 105 in die Rohrleitung 107 eintretende Flüssigkeit 106 nicht ungehindert zu dem äußeren, in Verbindung mit dem Kryostaten 108 stehenden Teil der Rohrleitung 107 gelangen kann. Zu diesem Zweck weist die Rohrleitung 107 einen in Richtung der Achse A gebogenen Teil 204 auf. Durch eine derartige Ausgestaltung des Rohres 107 kann auch bei einer Drehung der gesamten Kälteanlage 100 um die Achse A verhindert werden, dass Flüssigkeit 106 durch die Rohrleitung 107 in ständigen Kontakt mit dem äußeren Teil der Rohrleitung 107 tritt.In the area of this axis B is a pipeline 107 with the heat pipe 105 connected. Through this pipeline is the liquid 106 from the heat pipe 105 pumped out. The pipeline 107 has such a shape that any of the heat pipe 105 into the pipeline 107 entering liquid 106 not unhindered to the outside, in conjunction with the cryostat 108 standing part the pipeline 107 can get. For this purpose, the pipeline points 107 a bent in the direction of the axis A part 204 on. By such a configuration of the tube 107 can even with a rotation of the entire refrigeration system 100 around the axis A prevents that liquid 106 through the pipeline 107 in constant contact with the outer part of the pipeline 107 occurs.

Wie im Zusammenhang mit 1 beschrieben, kann die Flüssigkeit 106 aus dem Wärmerohr 105 durch die Rohrleitung 107 abgepumpt werden. Auf diese Weise wird eine thermische Trennung zwischen den zu kühlenden Teilen 102 einer Einrichtung und der Wärmesenke 104 erreicht. Um auch bei einer solchen um eine Achse A drehbaren Kälteanlage 100 die Kältemaschine 109 z.B. zu Wartungsarbeiten austauschen zu können, wird nach Abpumpen der Flüssigkeit 106 der Arbeitsraum 113 belüftet. Für den Fall, dass der Wärmeschild 112 eine starre Verbindung mit dem Kryostaten 108 aufweist, können die Teile des Arbeitsraumes 113, die zwischen dem Befestigungsflansch der ersten Stufe 111 der Kältemaschine mit dem Wärmeschild 112 und dem Kondensator 103 angeordnet sind, flexibel ausgestaltet sein. Eine derartige flexible Ausgestaltung kann z.B. mit Hilfe eines Faltenbalges erfolgen. Um eine Trennung zwischen der zweiten Stufe 110 der Kältemaschine 109 und dem Kondensator 103 zu ermöglichen, kann der Kondensator 103 aufgrund einer flexiblen Ausgestaltung des Wärmerohres 105 entlang der Achse B bewegbar sein. Das Wärmerohr 105 kann zu diesem Zweck ebenfalls einen Faltenbalg aufweisen.As related to 1 described, the liquid can 106 from the heat pipe 105 through the pipeline 107 be pumped out. In this way, a thermal separation between the parts to be cooled 102 a device and the heat sink 104 reached. Even with such a rotatable about an axis A refrigeration system 100 the chiller 109 For example, to be able to replace maintenance, after pumping the liquid 106 the workroom 113 ventilated. In the event that the heat shield 112 a rigid connection with the cryostat 108 can, the parts of the work space 113 between the mounting flange of the first stage 111 the chiller with the heat shield 112 and the capacitor 103 are arranged flexibly configured. Such a flexible configuration can be done for example by means of a bellows. To a separation between the second stage 110 the chiller 109 and the capacitor 103 to allow the capacitor can 103 due to a flexible design of the heat pipe 105 be movable along the axis B. The heat pipe 105 may also have a bellows for this purpose.

3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer allgemein mit 100 bezeichneten Kälteanlage. Die in 3 darge stellte Kälteanlage 100 ist gegenüber derjenigen, welche in 2 dargestellt ist, um ein zusätzliches Kühlsystem erweitert. Ein Kältemittelraum 301 befindet sich in thermischem, vorzugsweise auch mechanischem Kontakt mit dem kalten Verbindungselement 103. Dieser Kältemittelraum 301 ist durch eine Zuleitung 302 von einem geodätisch höher liegenden Ort befüllbar. Als Kältemittel kann ein gleiches oder ähnliches Kältemittel verwendet werden, wie es auch für das Wärmerohr 105 verwendet wird. Verwendbar sind z.B. Helium, Neon oder auch Stickstoff. An den Kältemittelraum 301 ist ein Rohrleitungssystem 303 angeschlossen, welches großflächig mit den zu kühlenden Teilen 102 einer Einrichtung verbunden ist. Auf diese Weise kann zusätzliche Kälteleistung an die zu kühlenden Teile 102 einer Einrichtung gebracht werden. Auf diese Weise können die Abkühlzeiten z.B. für einen supraleitenden Magneten deutlich verringert werden. Gegebenenfalls in dem Rohrleitungssystem 303 verdampfendes Kältemittel kann über eine Abgasleitung 304 aus dem Rohrleitungssystem 303 entweichen. Auf diese Weise wird ein Überdruck in dem Rohrleitungssystem 303 vermieden. 3 shows a further embodiment of a generally with 100 designated refrigeration system. In the 3 Darge presented refrigeration system 100 is opposite to those in 2 shown is extended to an additional cooling system. A refrigerant room 301 is in thermal, preferably also mechanical contact with the cold connection element 103 , This refrigerant space 301 is through a supply line 302 from a geodetically higher place fillable. As a refrigerant, the same or similar refrigerant can be used as it is for the heat pipe 105 is used. Usable are, for example, helium, neon or nitrogen. To the refrigerant space 301 is a piping system 303 connected, which has a large area with the parts to be cooled 102 a device is connected. In this way, additional cooling capacity to the parts to be cooled 102 to be brought to a facility. In this way, the cooling times, for example, for a superconducting magnet can be significantly reduced. Optionally in the piping system 303 vaporizing refrigerant can be via an exhaust pipe 304 from the piping system 303 escape. In this way, an overpressure in the piping system 303 avoided.

Die Zusatzkühleinrichtung kann z.B. derart eingesetzt werden, dass die zu kühlenden Teile 102 einer Einrichtung zunächst mit Stickstoff, welcher preiswert und gut verfügbar ist, vorgekühlt werden, bevor mit Hilfe der Kältemaschine 109 die zu kühlenden Teile 102 auf noch tiefere Temperaturen abgekühlt werden. Für den Einsatz der Zusatzkühleinrichtung ist es technisch notwendig, die Kälteanlage 100 in ihrer möglichen Rotation um die Achse A zu stoppen oder zumindest derart langsam zu bewegen, dass sich in dem Rohrleitungssystem 303 ein schwerkraftgetriebener Kältemittelkreislauf, welcher auf einem Thermosyphon-Effekt beruht, einstellen kann.The additional cooling device can be used, for example, such that the parts to be cooled 102 a device first with nitrogen, which is inexpensive and readily available, are pre-cooled before using the chiller 109 the parts to be cooled 102 be cooled to even lower temperatures. For the use of additional cooling device, it is technically necessary, the refrigeration system 100 to stop in their possible rotation about the axis A or at least to move so slowly that in the pipeline system 303 a gravity-driven refrigerant circuit, which is based on a thermosiphon effect set.

Claims (15)

Kälteanlage (100) mit mindestens a. einem warmen Verbindungselement (101), welches mit zu kühlenden Teilen (102) einer Einrichtung thermisch verbunden ist, b. einem kalten Verbindungselement (103), welches thermisch mit einer Wärmesenke (104) verbunden ist, c. einem Wärmerohr (105) aus schlecht-wärmeleitendem Material, welches an einem ersten Ende mit dem warmen Verbindungselement (101) und an einem zweiten Ende mechanisch lösbar mit dem kalten Verbindungselement (103) verbunden ist und dessen Innenraum zumindest teilweise mit einer nach einem Thermosiphoneffekt zirkulierbaren Flüssigkeit (106) gefüllt ist, und d. einer Rohrleitung (107), die an einem ersten Ende mit dem Innenraum des Wärmerohrs (105) verbunden ist und derart ausgestaltet ist, dass zumindest Teile der Rohrleitung (107) geodätisch höher als der Flüssigkeitsspiegel liegen, e. wobei zu einer thermischen Trennung der Verbindungselemente (101, 103) die Flüssigkeit (106) über die Rohrleitung (107) abpumpbar ist.Refrigeration system ( 100 ) with at least a. a warm connection element ( 101 ), which with parts to be cooled ( 102 ) is thermally connected to a device, b. a cold connection element ( 103 ), which thermally with a heat sink ( 104 ), c. a heat pipe ( 105 ) made of poorly heat-conducting material, which at a first end with the warm connecting element ( 101 ) and at a second end mechanically releasable with the cold connection element ( 103 ) and the interior of which is at least partially connected to a liquid which can be circulated according to a thermosiphon effect ( 106 ) is filled, and d. a pipeline ( 107 ), which at a first end with the interior of the heat pipe ( 105 ) and is configured such that at least parts of the pipeline ( 107 Geodetic higher than the liquid level, e. wherein a thermal separation of the connecting elements ( 101 . 103 ) the liquid ( 106 ) over the pipeline ( 107 ) is pumpable. Kälteanlage (100) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zu kühlenden Teile (102) der Einrichtung in einem evakuierbaren Kryostaten (108) angeordnet sind und das zweite Ende der Rohrleitung (107) außerhalb des Kryostaten (108) liegt.Refrigeration system ( 100 ) according to claim 1, characterized in that the parts to be cooled ( 102 ) of the device in an evacuable cryostat ( 108 ) and the second end of the pipeline ( 107 ) outside the cryostat ( 108 ) lies. Kälteanlage (100) gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine mehrstufige Kältemaschine (109) mit einer ersten Stufe (111) und einer zweiten Stufe (110) vorhanden ist, wobei die Wärmesenke (104) von der zweiten Stufe (110) ausgebildet ist, und die erste Stufe (111) mechanisch lösbar mit einem innerhalb des Kryostaten (108) angeordneten Wärmeschild (112) verbunden ist.Refrigeration system ( 100 ) according to claim 2, characterized in that a multi-stage refrigerator ( 109 ) with a first stage ( 111 ) and a second stage ( 110 ) is present, wherein the heat sink ( 104 ) of the second stage ( 110 ), and the first stage ( 111 ) mechanically releasable with a within the cryostat ( 108 ) arranged heat shield ( 112 ) connected is. Kälteanlage (100) gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest Teile der Kältemaschine (109) in einem von dem evakuierbaren Kryostaten (108) abgetrennten, evakuierbaren Wartungsraum (113) auswechselbar angebracht sind.Refrigeration system ( 100 ) according to claim 3, characterized in that at least parts of the refrigerating machine ( 109 ) in one of the evacuable cryos did ( 108 ) separated, evacuable maintenance room ( 113 ) are mounted interchangeably. Kälteanlage (100) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit (106) als ein Zweiphasengemisch vorliegt.Refrigeration system ( 100 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the liquid ( 106 ) is present as a two phase mixture. Kälteanlage (100) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass a. eine Drehbarkeit um eine Achse (A) vorgesehen ist, welche im Wesentlichen parallel zu einer Symmetrieachse (B) des Wärmerohres (105) verläuft, und b. das Wärmerohr (105) in einem ersten Bereich (201), der mit dem warmen Verbindungselement (101) verbundenen ist, einen größeren Querschnitt aufweist als in einem zweiten Bereich (202), der mit dem kalten Verbindungselement (103) verbundenen ist, und die Teile (203) des Wärmerohres, die den ersten (201) und den zweiten Bereich (202) miteinander verbindenden, derart ausgestaltet sind, dass in dem zweiten Bereich (202) kondensiertes Kältemittel (106) ungehindert unter dem Einfluss der Schwerkraft in den ersten Bereich (201) gelangen kann.Refrigeration system ( 100 ) according to one of the preceding claims, characterized in that a. a rotation about an axis (A) is provided, which is substantially parallel to an axis of symmetry (B) of the heat pipe ( 105 ), and b. the heat pipe ( 105 ) in a first area ( 201 ), which with the warm connection element ( 101 ) has a larger cross section than in a second area ( 202 ) connected to the cold connection element ( 103 ), and the parts ( 203 ) of the heat pipe, the first ( 201 ) and the second area ( 202 ) are connected to each other, are configured such that in the second area ( 202 ) condensed refrigerant ( 106 ) freely under the influence of gravity in the first area ( 201 ) can get. Kälteanlage gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrleitung (107) an ihren Enden nahe der Symmetrieachse (B) des Wärmerohres (105) mit dem Wärmerohr (105) und der Außenseite des Kryostaten (108) verbunden ist, und die Rohrleitung (107) in Verlaufsrichtung mindestens einen der Achse (A) nahen Zwischenbereich (204) aufweist.Refrigeration system according to claim 6, characterized in that the pipeline ( 107 ) at their ends near the axis of symmetry (B) of the heat pipe ( 105 ) with the heat pipe ( 105 ) and the outside of the cryostat ( 108 ), and the pipeline ( 107 ) in the direction of at least one of the axis (A) near intermediate region ( 204 ) having. Kälteanlage gemäß Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenbereich (204) in Verlaufsrichtung der Rohrleitung (107) eine V-förmige Biegung in Richtung der Achse (A) aufweist.Refrigeration system according to claim 7, characterized in that the intermediate region ( 204 ) in the direction of the pipeline ( 107 ) has a V-shaped bend in the direction of the axis (A). Kälteanlage gemäß einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmerohr (105) im Wesentlichen in der Form eines Kegelstumpfes ausgebildet ist.Cooling system according to one of claims 6 to 8, characterized in that the heat pipe ( 105 ) is formed substantially in the shape of a truncated cone. Kälteanlage gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Zusatzkühlsystem, umfassend a. einen mit dem kalten Verbindungselement (103) verbundenen Kältemittelraum (301), b. eine Zuleitung (302), durch welche der Kältemittelraum (301) von einem geodätisch höher gelegenen Ort außerhalb des Kryostaten (108) mit einem zweiten Kältemittel befüllbar ist, c. ein Rohrleitungssystem (303), welches thermisch großflächig mit den zu kühlenden Teilen (102) der Einrichtung verbunden ist und in welchem das zweite Kältemittel bedingt durch einen Thermosiphoneffekt zirkulierbar ist, und d. eine Abgasleitung (304), durch welche gasförmiges zweites Kältemittel aus dem Rohrleitungssystem (303) entweichen kann.Refrigeration system according to one of the preceding claims, characterized by an additional cooling system, comprising a. one with the cold connection element ( 103 ) connected refrigerant space ( 301 b. a supply line ( 302 ), through which the refrigerant space ( 301 ) from a geodetically higher location outside the cryostat ( 108 ) can be filled with a second refrigerant, c. a pipeline system ( 303 ), which thermally large area with the parts to be cooled ( 102 ) is connected to the device and in which the second refrigerant is circulated due to a thermosiphon effect, and d. an exhaust pipe ( 304 ), through which gaseous second refrigerant from the piping system ( 303 ) can escape. Kälteanlage gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungselemente (101, 103) aus einem gut wärmeleitfähigen Material, vorzugsweise aus Kupfer, bestehen.Refrigeration system according to one of the preceding claims, characterized in that the connecting elements ( 101 . 103 ) consist of a good thermal conductivity material, preferably of copper. Kälteanlage gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmerohr (105) aus einem Material mit einer thermischen Leitfähigkeit geringer als die von Kupfer, vorzugsweise aus Edelstahl, besteht.Refrigeration system according to one of the preceding claims, characterized in that the heat pipe ( 105 ) is made of a material having a thermal conductivity lower than that of copper, preferably made of stainless steel. Kälteanlage gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung supraleitende Teile enthält.refrigeration plant according to one of the preceding claims, characterized in that the device superconducting parts contains. Kälteanlage gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung eine Gantry-Vorrichtung zur Strahlentherapie ist.refrigeration plant according to one of the preceding claims, characterized in that the device is a gantry device for radiotherapy is. Kälteanlage gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die zu kühlenden Teile (102) Magnete, vorzugsweise supraleitende Magnete, zur Ablenkung eines Teilchenstrahls sind.Refrigeration system according to claim 14, characterized in that the parts to be cooled ( 102 ) Magnets, preferably superconducting magnets, for deflecting a particle beam.
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