DE10137552C1 - Einrichtung mit einem Kryogenerator zur Rekondensation von tiefsiedenden Gasen des aus einem Flüssiggas-Behälter verdampfenden Gases - Google Patents

Einrichtung mit einem Kryogenerator zur Rekondensation von tiefsiedenden Gasen des aus einem Flüssiggas-Behälter verdampfenden Gases

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Abstract

Die Einrichtung mit einem Kryogenerator zur Rekondensation von tiefsiedenden Gasen des aus dem Flüssiggas-Behälter verdampfenden Gases besteht aus einer oder mindestens zwei zusammenhängenden Kühlstufen, dem Kaltkopf. Jede Stufe ist ein Pulsrohrkühler, deren Wärmeübertrager zwischen dem Regenerator und zugehörigem Pulsrohr in eine exponierte Kaltfläche eingebettet ist. Der gesamte Kaltkopf ist nur am Außengefäß der Einrichtung angeflanscht und ragt im Halsrohr der Einrichtung ins Innere hinein. Die letzte Kaltfläche des Kaltkopfes sitzt am Ende des Halsrohrs und ist im Dampfraum über dem Flüssiggas-Kältebad exponiert. Die anderen Kaltflächen stehen jeweils einem am Halsrohr angebrachten Wärmeübertragungsring gegenüber. Die jeweils einander gegenüberstehenden beiden Stirnflächen greifen, ohne sich je an einer Stelle zu berühren, unter schmaler Spaltbildung ineinander, so dass vom Dampfraum über dem Flüssiggas-Bad bis zum Flansch des Kaltkopfes im Halsrohr stets ein freier Durchgang besteht. DOLLAR A Mindestens eine der beiden Komponenten: Regenerator, Pulsrohr, jeder Pulsrohr-Kühlerstufe ist mit einem Wärmeschild ummantelt, das einerseits ein aufliegender, schlecht wärmeleitender Belag oder andererseits eine ringförmige Vakuumkammer darum herum sein kann, deren Außenwand die ummantelnde Komponente nur punktförmig oder allenfalls über kurze Strecken linienförmig berührt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung mit einem Kryogenera­ tor zur Rekondensation von tiefsiedenden Gasen des aus einem Flüssiggas-Behälter verdampfenden Gases. Mit ihr wird bei­ spielsweise einen supraleitender Magnet, der durch Eintauchen in flüssiges Helium als Flüssiggas gekühlt wird, kontinuier­ lich mit einer an das System angekoppelten Kleinkälteanlage, einem sogenannten Kryokühler, betrieben. Entsprechend bei ei­ nem supraleitenden Magneten aus hochtemperatursupraleitendem Material, der entsprechend durch Eintauchen in flüssigen Stickstoff gekühlt wird.
Aus der DE 196 12 539 A1 sind mehrstufige Tieftemperaturkälte­ maschinen mit Gifford McMahon- und Pulsrohr-Kältemaschinen be­ kannt. In Jungnickel, Heinz, et al.: "Grundlagen der Kälte­ technik", 3. Auflage, Berlin, Verlag Technik, 1990, werden die Gifford-McMahon- und das Pulsationsrohr erläutert. Der derzei­ tige Stand der Technik wird kurz (siehe auch Fig. 4 und "Hochstromanwendung der Supraleitung", Prof. Dr. techn. Peter Komarek, Forschungszentrum Karlsruhe, Abschnitt 2.2 Magnetkry­ ostate, B. G. Teubner, Stuttgart 1995) erläutert:
Der gesamte Kryobehälter 1 besteht aus einem Innenbehälter 2, der bis zu einem Niveau 7 mit dem tiefsiedenden Flüssiggas, z. B. flüssiges Helium, gefüllt ist. Die supraleitende Einrich­ tung, typischerweise eine Magnetspule 5 mit den Stromzuführun­ gen 6a und 6b, ist in das Flüssiggas eingetaucht. Das aufgrund der dem Behältnis 2 zugeführten Wärme verdampfende Helium wir über ein verengtes Halsrohr 8 zur Umgebung beziehungsweise zu einem Sammelbehälter abgeführt. Zur Verringerung des Wärmeein­ falls ist der Heliumbehälter 2 von einer Hülle 3 umgeben. Zur weiteren Verringerung des Wärmeeinfalls ist in dem zwischen beiden Behältern befindlichen Vakuumraum ein Strahlungsschirm 4 angebracht, der über einen an dem Halsrohr 8 angebrachten Kontaktierungsring 10 von dem Helium-Abgas gekühlt wird. Das Halsrohr 8 sollte einerseits zur Verringerung des Wärmeein­ falls möglichst eng sein, andererseits muss es aber einen hin­ reichenden Querschnitt haben, um bei nicht dem auszuschließen­ dem Fall, dass der Magnet plötzlich normalleitend wird, das zusätzlich verdampfende Gas ohne unzulässig hohen Druckanstieg in dem Behältnis 2 entweichen zu lassen.
Wenn der Heliumstand unter einen bestimmte Höhe abgefallen ist, muss er aus einem Transportbehälter nachgefüllt werden. Dies ist mit beträchtlichem Aufwand verbunden.
Mittlerweile gibt es kleine Kälteanlagen, mit denen das aus dem Heliumbad abdampfende Helium direkt in dem kalten Behälter wieder verflüssigt werden kann, und die in zwei- oder mehrstu­ figer Ausführung zusätzliche Kälteleistung zur Kühlung von Strahlungsschirmen bereitstellen. Die wichtigsten Ausführungs­ formen solcher Kryogeneratoren sind zur Zeit der Pulsrohrküh­ ler und der Gifford-McMahon-Kühler.
Eine solche Kryoanlage soll, soweit das bei solchen Tieftempe­ raturkühlanlagen geht, einfach in ihrer Handhabung sein, un­ kompliziert betrieben und unkompliziert gewartet werden kön­ nen. Das bei solchen Anlagen, deren Kühlaggregate Pulsrohrküh­ ler insbesondere Gifford-McMahon-Kühler sind, bei denen der Dampf tiefsiedender Gase rückverflüssigt wird. Als tiefsieden­ de Gase werden hier betrachtet: Helium, He, Wasserstoff, H2, Neon, Ne; Stickstoff, N2, die auch in der Supraleitertechnik als Kühlmittel verwendet werden.
Eine solche Einrichtung ist gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 aufgebaut und besteht in der einfachsten Ausführung aus der Kühleinrichtung, dem sogenannten Kaltkopf. Dieser Kaltkopf ragt, außen an der Einrichtung angeflanscht, in dem Rohr 8, dem Halsrohr 8, bis zum Gefäße 3 für das Flüssiggas. Dort ist die Kaltfläche 26 über dem Flüssigkeitsspiegel 7 des Flüssiggases exponiert. Diese gesamte einstufige Kühleinrichtung ist konstruktiv so gestaltet und eingebaut, dass sie, ohne das zu versorgende Flüssiggas-Bad aufzuwärmen, ein- und ausgebaut werden kann. Der Kaltkopf besteht aus dem Regenerator 21 und dem Pulsrohr 23 mit dazwischen liegendem Wärmeübertrager 25. Der Wärmeübertrager 25 ist in die Kaltfläche 26 eingebettet, die zu dem Flüssiggas-Bad hin exponiert ist.
Mindestens eine der Komponenten: Regenerator (21), Pulsrohr (23) ist mit einem thermisch isolierenden Mantel/Hitzeschild (20, 30, 31, 32) ummantelt, um thermische Kopplungen nach außen zu unterbinden oder für den Prozess in zulässigen Schranken zu halten.
Die erweiterte, in ihrem Aufbau vielfach ausgebildete Kühlein­ richtung, der Kaltkopf, ist eine mindestens zweistufige Kühl­ einrichtung, die ebenso in das Halsrohr 8 ragt und mit ihrer letzten Kaltfläche 28 über dem Flüssiggas-Bad endet. Auch die­ ser mehrstufige Kaltkopf kann ein- und ausgebaut werden, ohne das zu versorgende Flüssiggas-Bad aufzuwärmen. Jede Stufe des Kaltkopfes besteht aus einem Regenerator 21 bzw. 22 und einem Pulsrohr 23 bzw. 24 mit dazwischen liegendem Wärmeübertrager 25 bzw. 27, und jeder Wärmeübertrager ist in je eine Kaltflä­ che 26 bzw. 28 gefasst. Der Kaltfläche 28 der von außen her betrachteten letzten Stufe ragt mit ihrer exponierten Fläche alleine in den kalten Dampfraum des Flüssiggas-Behälters 2.
Mindestens eine der Komponenten: Regenerator 21 bzw. 22, Puls­ rohr 23 bzw. 24 der jeweiligen Stufe ist wie in der einstufi­ gen Ausführung mit je einem thermisch isolierenden Man­ tel/Hitzeschild 20, 30, 31, 32 ummantelt.
Eine weitere Besonderheit ist im abhängigen Anspruch 2 be­ schrieben, nämlich sämtliche Kaltflächen 26 außer der letzten stehen in Richtung der folgenden Stufe koaxial je einem Wärmeübetragungsring 10 gegenüber, der an der entsprechenden Stelle im Halsrohr 8 gut wärmeleitend angebracht ist. Die jeweilige Kaltfläche 26 greift, axial beweglich, unter schmaler Spalt­ bildung um den Umfang, idealerweise äquidistanter, in den zu­ geordneten Wärmeübertragungsring 10, ohne diesen an irgend ei­ ner Stelle zu berühren. Dadurch besteht stets ein gasdurchgän­ giger Kanal vom Dampfraum über dem Flüssiggas-Bad bis zum Flansch des Kaltkopfes. Die mehrstufige, in das Halsrohr 8 ra­ gende Kühleinrichtung, die an einem Flanschdeckel 33 anmon­ tiert, der mit einem Anschlussflansch 9 der Gefäßwand 3 ver­ schraubt ist, kann sich axial aufgrund zulässiger thermischer Einwirkung dehnen ohne anzustoßen.
In den weiteren Unteransprüchen 3 bis 11 sind Maßnahmen spezi­ fiziert, die den Betrieb der Einrichtung von Fall zu Fall er­ leichtern.
Anspruch 3 beschreibt, dass der/das jeweilige thermisch iso­ lierende Mantel/Hitzeschild 20, 30, 31, 32 lediglich aus einer auf der zugeordneten Komponente die Wärme schlecht leitenden Schicht besteht, die für den Anwendungsfall eine axiale und radiale Wärmeleitung nicht, allenfalls tolerierbar zulässt.
Anspruch 4 beschreibt das Prinzip der thermischen Isolierung mit Hilfe einer von Stirn zu Stirn der Ummantelung durchgehen­ den Vakuumkammer. Hierzu ist die jeweilige Komponente von ei­ nem schlecht die Wärme leitenden, dünnwandigen zylindrischen Rohr ummantelt, das durch Formung oder Stützmaßnahmen auf sei­ ner Fläche so steif bleibt, dass der Außendruck - üblicherwei­ se Umgebungsdruck, in Fehlerfällen wie sprunghafter Übergang der eingetauchten Spule vom supraleitenden in den normallei­ tenden Zustand, Überdruck - dieselbe nicht oder zumindest nicht großflächig an die Wand der ummantelten drücken kann. Das ist oder sind nach Anspruch 5 ebenfalls eine schlecht wär­ meleitende Stützeinrichtung oder Stützeinrichtungen, die die Außenwand der gebildeten Vakuumkammer steif halten. Oder es ist nach Anspruch 6 eine helixförmig um die Komponente von oben bis unten oder umgekehrt gewundene Schnur. An Stelle ei­ ner solchen durchgehenden Schnur können das nach Anspruch 7 auch um den Umfang liegende, sich nicht berührende Schnur­ stücke sein. Andere, aus der Kälteisolationstechnik bekannte technische Maßnahmen sind, soweit anwendbar ebenfalls einsetz­ bar.
Eine andere wirkungsvolle Art der Vakuumkammerbildung ist in Anspruch 8 gekennzeichnet: Die Außenwand der Vakuumkammer ist da ein dünnwandiges Wellrohr, dessen kleine lichte Weite ge­ ringfügig größer ist als die zu umgebende Komponente, so dass es zu punktartigen, lokal allenfalls kurzen linienförmigen Be­ rührungen mit der Außenwand der Komponente kommt oder kommen kann. Diese Art Kammerbildung kann auch durch ein dünnwandi­ ges, mit Sicken oder linienförmigen Verstärkungen versehenes Rohr eingerichtet werden, das punktartig oder allenfalls über eine kurze Strecke linienförmig anliegen kann.
Wie in Anspruch 8 zunächst gekennzeichnet, besteht in Anspruch 9 die äußere Wand der Vakuumkammer der ebenfalls aus dem dünn­ wandigen Wellrohr, dessen kleine lichte Weite ebenfalls ge­ ringfügig größer ist als die umgebende Komponente. Dieses Wellrohr wird jedoch über schlecht wärmeleitende, helikal oder axial auf der äußeren Mantelwand der Komponente angebrachte Stabelemente zu dieser auf Distanz gehalten (Anspruch 10).
Für eine hindernisarme Gasströmung insbesondere im Fehlerfall besteht in jeder Kaltfläche 26 mindestens eine Bohrung 37a, im Falle von mindestens zwei bestehen solche um den Umfang gleichverteilte Bohrungen 37a (Anspruch 11).
Anhand der Zeichnung und im Zusammenhang mit der Beschreibung werden weiter unten die Vorteile der Erfindung als Schlussfolgerung aus den getroffenen Maßnahmen noch hervorge­ hoben. Die Zeichnung besteht aus den Fig. 1 bis 4, sie zeigen im einzelnen:
Fig. 1 den Aufbau mit zwei Pulsrohr-Kühlern,
Fig. 2a die helikale Schnurwindung zur Distanzaufrechterhaltung,
Fig. 2b den Wellschlauch als Vakuumaußenwand,
Fig. 3 Einrichtung mit zwei McMahon-Kühlern,
Fig. 4 die prinzipielle Bauweise des Kryostaten.
Abb. 2 zeigt den schematischen Aufbau des Kaltkopfs des zweistufigen Pulsrohrkühlers und dessen Einbau in den Kryostaten. Der Pulsrohrkühler und dessen Komponenten sind nur mit den hier maßgeblichen Komponenten sind dargestellt.
Der zweistufige Kühler besteht aus dem Regenerator 21 mit der Verbindungsleitung 35 zu einem nicht dargestellten Kompressor, der den pulsierenden Gasstrom liefert. Der Druck variiert typischerweise zwischen etwa 10 bar und 25 bar. Am anderen Ende des Regenerators 21 wird der Gasstrom aufgeteilt, so dass ein erster Teilstrom durch den ersten Wärmeübertra­ ger 25 dem erstem Pulsrohr 23 zugeführt wird. An dessen gegenüberliegendem Ende wird ein zweiter Gastrom über den Anschluss 34 zugeführt. Bei geeignet eingestellten Größen und zeitlichem Versatz dieser Gasströme kommt es im Bereich des Wärmeübertragers 25 zu einer Kühlwirkung. Mit dieser Kälteleistung wird der Strahlungsschirm 4 auf ein erstes Tempera­ turniveau, das bereits beträchtlich unter der Umgebungstemperatur liegt, abgekühlt. Zur ther­ mischen Ankopplung des Strahlungsschirms 4 an die Stelle der Kälteerzeugung ist der Wär­ meübertager 26 in eine gut wärmeleitende Struktur, der sogenannten ersten Kaltfläche 26, eingebaut. An der dem am Halsrohr 8 angebrachten Wärmeübertragungsring 10 zugewandten Seite ist die erste Kaltfläche 26 mit einer zirkumferalen verzahnten Struktur, und der Wärme­ übertragungsring 10 ist mit einer komplementären Struktur versehen. Diese Zahnstruktur ist konstruktiv so gestaltet, dass sich an den in der Figur vertikal verlaufenden Grenzflächen zwischen der Kaltfläche 26 und dem Wärmeübertragungsring 10 ein sehr enger Spalt, der mit dem in dem Behälter 2 verdampfenden Gas gefüllt ist, ausbildet. Andererseits ist die Verzah­ nung aber so zu gestallten, dass in vertikaler Richtung eine Verschiebung möglich ist. Durch diese Maßnahme wird einerseits eine gute thermische Ankopplung bewirkt, andererseits kann eine Verschiebung, wie sie zum Beispiel durch Unterschiede in den thermischen Kontraktio­ nen auftritt, erfolgen, und es ist möglich, bei Bedarf den Kaltkopf ohne ein Aufwärmen des Kryostaten aus- und einzubauen.
Der zweite Teilstrom des aus dem ersten Regenerator 21 mit einer Zwischentemperatur aus­ tretenden Gases wird zu dem zweiten Regenerator 22 geführt und von dort über den zweiten Wärmeübertrager 27 in des zweites Pulsrohr 24 geleitet, dem am oberen Ende über den An­ schluss 36 ebenfalls ein pulsierender Gasstrom zugeführt wird. Dadurch kommt es im Bereich des zweiten Wärmeübertragers 27 zu einer weiteren Temperaturabsenkung. Es ist Stand der Technik, derartige Kühler so zu gestalten, dass an der ersten Stufe eine erste Kälteleistung im Temperaturbereich zwischen 30 K und 100 K und an der zweiten Stufe ein zweite, zwar recht geringe Kälteleistung im Bereich von Temperaturen, die für die Kondensation von Helium, nämlich kleiner als 5 K, verfügbar ist. Wenn der zweite Wärmeübertrager 27 in die zweite Kaltfläche 28, eine ebenfalls gut wärmeleitende Struktur mit großer Oberfläche auf der Seite des verdampfenden Heliums, eingebettet ist, kann das im Behälter 2 abdampfende Helium dort kondensieren und zu dem darunter liegenden Bad zurückfließen.
Aufgrund der Betriebsweise des Kühlers mit einem pulsierenden Gasstrom kommt es im Laufe eines einzelnen Arbeitszyklus auch zu geringen Temperaturschwankungen an dem Oberflächen der diesem Innendruck ausgesetzten Rohre. In den Pulsrohren 23 und 24 ist die­ ser Effekt besonders ausgeprägt. Mit der Temperaturänderung an der dem verdampfenden Helium zugewandten Seite ist eine lokal begrenzte Ausdehnung dieses Gases verbunden.
Diese bewirkt aber eine Bewegung des Gases in dem ganzen durch die Rohre 8a und 8b ge­ bildeten Gefäßhals. Hierdurch kommt es letztendlich zu einem unerwünschten Wärmestrom vom warmen oberen Halteflansch 33 zum Kaltgasraum 7. Hinzu kommt noch ein weiterer Effekt, der mit den unterschiedlichen Temperaturverteilungen, die sich in den Regeneratoren und den Pulsrohren einstellen, verbunden ist. Hierdurch kann es vorkommen, dass auf glei­ cher Höhe unterschiedliche Temperaturen an diesen Komponenten vorliegen. Zwangläufig wird dadurch eine Naturkonvektion, die ebenfalls mit einem schädlichen Wärmetransport verbunden ist, angeregt.
Beide Effekte werden vermieden, wenn beide Regeneratoren 21, 22 und beide Pulsrohre 23, 24 mit thermisch isolierenden Wänden 29 bis 32 ausgebildet werden. Dies kann entweder durch Ummantelung mit einer aufliegenden, schlecht wärmeleitenden Kunststoffschicht oder durch Anbringen eines evakuierten Zwischenraums der Vakuumkammer erfolgen. Die Ziffer 30 bezeichnet das den ersten Regeneratur umgebende Hüllrohr, 29 das Hüllrohr des ersten Pulsrohrs, 31 das Hüllrohr des zweiten Regenerators und 32 das Hüllrohr des zweiten Puls­ rohrs. Nachteilig ist, dass durch die Wand eines solchen Hüllrohrs ein zusätzlicher Wärme­ strom zu dem jeweils kalten Ende hin entsteht. Zur Verringerung dieses Effektes ist es not­ wendig die Hüllrohre möglichst dünnwandig auszubilden. Bei zu kleiner Wandstärke besteht aber die Gefahr, dass die Rohre aufgrund der von außen wirkenden Druckbelastung einbeu­ len. Dem wird durch die in Abb. 2a und b skizzierten Maßnahmen entgegengewirkt. In Fig. 2a ist exemplarisch für die Komponente mit dem größten Durchmesser, nämlich dem ersten Regenerator 21, dargestellt, wie das Hüllrohr 30 durch die auf dem Innenrohr 21a aufgesetzte Stützstruktur stabilisiert wird. Eine zweite Lösung ist im Fig. 2b dargestellt. Hierbei ist das Hüllrohr als dünnwandiges Wellrohr ausgebildet. Wenn dessen kleine lichte Weite geringfü­ gig größer ist als der Außendurchmesser des Innenrohrs, kann es nur zu punktartigen Berüh­ rungen mit vernachlässigbaren Wärmebrücken kommen. Diese Hüllrohre können entweder dauerhaft abgedichtet sein, oder mit Verbindungsleitungen zum Anschluß an eine Vakuum­ pumpe versehen sein.
Bei normalem Betrieb nimmt das Helium-Gas innerhalb des Halsrohrs 8a, 8b eine stationäre Temperaturverteilung ohne interne Konvektion an, und die Abgasleitung 37 ist verschlossen. Nur wenn aufgrund einer Störung der Druck im Gasraum einen vorgegebenen Wert über­ steigt, wird die Abgasleitung 37 z. B. über ein Überdruckventil geöffnet. Falls es für die Aus­ strömung einer großen Gasmenge erforderlich ist, kann der Körper 26 der ersten Kaltfläche mit Bohrungen, die ein leichteres Ausströmen des Gases von dem unteren Halsteil mit der Umwandung 8b in den Teil mit der Umwandung 8a ermöglicht, versehen werden.
In Fig. 3 ist der Gifford-McMahon-Kühler für Helium-Rückverflüssigung in seinen hier wichtigen Komponenten schematisch dargestellt, und zwar die analoge Lösung für den Ein­ satz eines zweistufigen Gifford-McMahon-Kühlers. Die erste Stufe ist durch kreiszylindrische Struktur 41 ausgebildet. Ihre untere Stirnfläche bildet die erste Kaltfläche 26. Der daran ange­ setzt zweite Zylinder 43 mit kleinerem Durchmesser bildet die zweite Stufe. Durch die Druckpulsation im Inneren dieser Zylinder 41, 43 und durch die dort erfolgende Bewegung der Regeneratoren, kommt es auch zu Temperaturschwankungen an den Außenwänden. Zur Vermeidung der dadurch verursachten unerwünschten Wärmeströme, ist es angebracht, die Mantelflächen beider Zylinder thermisch zu isolieren. In der Darstellung ist die Lösung mit einer Wellrohr-Ummantelung 42, 44 dargestellt. Die anderen, oben besprochenen Lösungen können beim Gifford-McMahon-Kühler ebenfalls angewandt werden.
Bezugszeichenliste
1
Kryobehälter, Helium-Kryostat
2
Innenbehälter
3
Gefäßwand
4
Strahlungsschirm
5
Magnetspule
6
a Stromzuführung
6
b Stromzuführung
7
Niveau
8
Halsrohr
9
Anschlußflansch
10
Kontaktierungsring, Wärmeübertragungsring
20
Pulsrohrkühler
21
Regenerator
22
Regenerator
23
Pulsrohr
24
Pulsrohr
25
Wärmeübertrager
26
Kaltfläche
27
Wärmeübertrager
28
Kaltfläche
29
Hüllrohr
30
Hüllrohr
31
Hüllrohr
32
Hüllrohr
33
Flanschdeckel
34
Gasleitung
35
Gasleitung
36
Gasleitung
37
Abgasleitung
37
a Abgasleitung
37
b Abgasdurchgang
40
Gifford-McMahon-Kühler
41
Struktur
42
Wellrohr-Ummantelung
43
Zylinder
44
Wellrohr-Ummantelung

Claims (11)

1. Einrichtung mit einem Kryogenerator zur Rekondensation von tiefsiedenden Gasen des aus einem Flüssiggas-Behälter ver­ dampfenden Gases, bestehend aus:
einer entweder
einstufigen Kühleinrichtung, dem Kaltkopf, in einem Rohr (8), dem Halsrohr (8), die von der Öffnung/dem Anschluss­ flansch (9) des Gefäßes (3) der Einrichtung her zum Flüs­ siggas-Behälter (2) der Einrichtung ragt, mit einer Kalt­ fläche (28), die mit ihrer exponierten Fläche in den kal­ ten Dampfraum des Flüssiggas-Behälters (2) ragt,
wobei
die Kühleinrichtung, der Kaltkopf, aus einem Regenerator (21) und einem Pulsrohr (23) mit dazwischen liegendem Wärmeübertrager (25) besteht, und der Wärmeübertrager (25) in der Kaltfläche (26) gefasst ist,
mindestens eine der Komponenten: Regenerator (21), Puls­ rohr (23) der Kühleinrichtung mit je einem thermisch iso­ lierenden Mantel/Hitzeschild (20, 30, 31, 32) ummantelt sind,
oder einer
mindestens zweistufigen Kühleinrichtung in dem Halsrohr (8) von der Öffnung/Anschlussflansch (9) eines Gefäßes (3) zum Flüssiggas-Behälter (2) mit je einer Kaltfläche (26) bzw. (28), die ein- und ausgebaut werden können, ohne das zu versorgende Flüssiggas-Bad aufzuwärmen,
wobei
jede Stufe der Kühleinrichtung aus einem Regenerator (21) bzw. (22) und einem Pulsrohr (23) bzw. (24) mit dazwischen liegendem Wärmeübertrager (25) bzw. (27) besteht, und je­ der Wärmeübertrager in je einen Kaltfläche (26) bzw. (28) gefasst ist,
die Kaltfläche (28) der zweiten/letzten Stufe mit ihrer exponierten Fläche in den kalten Dampfraum des Flüssighe­ liumbehälters (2) ragt,
mindestens eine der Komponenten: Regenerator (21) bzw. (22), Pulsrohr (23) bzw. (24) der jeweiligen Stufe der Kälteeinrichtung mit je einem thermisch isolierenden Man­ tel/Hitzeschild (20, 30, 31, 32) ummantelt sind.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass sämtliche Kaltflächen (26) außer der letzten Kalt­ fläche (28) in Richtung der folgenden Stufe koaxial je einem Wärmeübertragungsring (10) gegenüber stehen, die an der entsprechenden Stelle im Halsrohr (8) gut wärmelei­ tend angebracht sind, und
die jeweilige Kaltfläche (28) greift, axial beweglich, unter äquidistanter Spaltbildung um den Umfang in den zu­ geordneten Wärmeübertragungsring (10), ohne diesen zu be­ rühren,
so dass ein gasdurchgängiger Kanal vom Dampfraum über dem Flüssiggas-Bad bis zum Anfang der ersten Kühlstufe be­ steht und
der mindestens zweistufige, in das Halsrohr (8) ragende Kaltkopf, der an einem Flanschdeckel (33) verankert ist, der wiederum mit einem Anschlussflansch (9) der Gefäßwand (3) verschraubt ist, axiale thermische Ausdehnungen, ohne anzustoßen, ausführen kann.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige thermisch isolierende Mantel/Hitzeschild (20, 30, 31, 32) aus einer die Wärme schlecht leitenden Schicht besteht.
4. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige thermisch isolierende Mantel/Hitzeschild (20, 30, 31, 32) aus einer von Stirnseite zu Stirnseite durchgehenden Vakuumkammer besteht, deren Außenwand mit ei­ nem dünnwandigen zylindrischen Rohr gebildet wird, das durch Formung oder Stützung so steif bleibt, dass der Außendruck dieselbe nicht oder zumindest nicht großflächig an die In­ nenwand drücken kann.
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohre (20, 30, 31, 32) über eine schlecht wärmelei­ tende Stützeinrichtung oder Stützeinrichtungen, die sie je­ weils ummanteln, gehalten werden.
6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützeinrichtung eine helixförmig um die Komponente von oben bis unten oder umgekehrt gewundene Schnur ist.
7. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützeinrichtungen helixförmig um die Komponente, nicht durchgehend von oben bis unten oder umgekehrt und sich auch gegenseitig nicht berührend, gewundene Schnüre sind.
8. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige thermisch isolierende Mantel/Hitzeschild (20, 30, 31, 32) ein dünnwandiges Wellrohr ist Rohr ist, dessen kleine lichte Weite geringfügig größer ist als die zu umgebende Komponente, so dass es zu punktartigen, lokal al­ lenfalls kurzen linienförmigen Berührungen kommt.
9. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige thermisch isolierende Mantel/Hitzeschild (20, 30, 31, 32) ein dünnwandiges, mit Sicken oder linien­ förmigen Verstärkungen versehenes Rohr ist, das punktartig oder allenfalls lokal kurz linienförmig anliegen kann.
10. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige thermisch isolierende Mantel/Hitzeschild (20, 30, 31, 32) ein dünnwandiges Wellrohr ist Rohr ist, dessen kleine lichte Weite geringfügig größer ist als die umgebende Komponente, und dieses Rohr über schlecht wärme­ leitende, helikal oder axial auf der Komponente angebrachte Stabelemente zu dieser mit Durchgang über die Länge auf Dis­ tanzgehalten wird.
11. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in jeder Kaltfläche (26) mindestens eine Bohrung (37a) besteht, im Falle von mindestens zwei: um den Umfang gleichverteilte Bohrungen (37a) bestehen, die eine Gasströ­ mung erleichtern.
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