DE10357916A1

DE10357916A1 - Verfahren zur Aufrechterhaltung eines Vakuums und supraleitende Maschine mit Vakuum-Aufrechterhaltung

Info

Publication number: DE10357916A1
Application number: DE10357916A
Authority: DE
Inventors: Yu Wang; Robert Adolph Ackermann
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2002-12-27
Filing date: 2003-12-11
Publication date: 2004-07-22
Also published as: CH697042A5; GB2397368B; US20040182091A1; GB0329475D0; US6996994B2; JP2004222494A; GB2397368A; JP4039528B2; US6708503B1

Abstract

Eine supraleitende Maschine (100) enthält eine supraleitende Vorrichtung (12) und eine Vakuumkapselung (14), die die supraleitende Vorrichtung aufnimmt und thermisch isoliert. Eine Kühlfalle (60) ist so ausgelegt, dass sie in der Vakuumkapselung erzeuge Gase kondensiert, während ein Kühlmittelzirkulationssystem (16) dazu dient, zwangsweise einen Strom eines Kryogens (Kryokühlmittels) der supraleitenden Vorrichtung und der Kühlfalle zu und von dieser weg zu erzeugen. Ein krygogenes Kühlsystem (10) dient dazu, das Kryogen in dem Kühlmittelzirkulationssystem stromaufwärts von der supraleitenden Vorrichtung zu kühlen. Ein Verfahren zur Aufrechterhaltung eines Vakuums bei einer Hochtemperatursupraleitenden (HTS) -Vorrichtung (12) beinhaltet die Beaufschlagung der HTS-Vorrichtung mit einem Vakuum, um die HTS-Vorrichtung thermisch zu isolieren, das Kondensieren von rings um die HTS-Vorrichtung erzeugten Gasen unter Verwendung einer Kühlfalle (60), die Erzeugung eines Kryogenstroms zu der HTS-Vorrichtung und von dieser weg und das Kryogen der Kühlfalle zu und von dieser weg strömen zu lassen.

Description

Hintegrund der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich allgemein auf die Aufrechterhaltung eines Vakuums bei einer supraleitenden Maschine und insbesondere auf die kryogene Kühlung (Tieftemperaturkühlung) und Aufrechterhaltung des Vakuums bei einer Hochtemperatur-supraleitenden Maschine (HTS). So wie er hier verwendet wird, bezieht sich der Ausdruck „kryogen" auf eine Temperatur von weniger als etwa 150° Kelvin.
Ein Beispiel einer supraleitenden Maschine ist ein supraleitender Rotor für elektrische Generatoren und Motoren. Zu anderen supraleitenden Maschinen gehören Magnetresonanz-bildgebende System (MRI) für medizinische Anwendungen und magnetische Hubvorrichtungen für Anwendungen auf dem Transportgebiet. Typischerweise enthält eine supraleitende Spulenanordnung eines supraleitenden Magneten für eine supraleitende Vorrichtung eine oder mehrere supraleitende Spulen, die aus supraleitenden Draht gewickelt sind und in der Regel von einer Wärmeabschirmung (Wärmeschild) umgeben sind. Die ganze Anordnung ist typischerweise in einem geschlossen Vakuumraum untergebracht. Einige supralei tende Magneten sind mittels eines cold head eines Kryokühlers wie etwa eines üblichen Gifford-McMahon Kryokühlers wärmeleitend gekühlt, des an dem Magnet angebracht ist. Die Anbringung des Kryokühler-cold-head an dem Magneten ist jedoch mit Schwierigkeiten verbunden, einschließlich der schädlichen Einwirkungen der magnetischen Streufelder auf den cold-head Motor, der Vibrationsübertragung von dem coldhead auf den Magneten und der Temperaturgradienten längs der thermischen Verbindungen zwischen dem cold head und dem Magneten. Eine solche wärmeleitende Kühlung ist zum Kühlen umlaufender Magnete, wie sie etwa von einem supraleitenden Rotor gebildet sein können, nicht allgemein einsetzbar.
Andere supraleitende Magnete werden mit flüssigem Helium gekühlt, das in direktem Kontakt mit dem Magneten steht, wobei das flüssige Helium als gasförmiges Helium während der Kühlung des Magneten abdampft, und das gasförmige Helium typischerweise von dem Magneten in die Atmosphäre entweicht. Die Anordnung des Behälters des flüssigen Heliums in der Vakuumkapselung oder -gehäuseeinrichtung des Magneten vergrößert aber die Größe des supraleitenden Magnetsystems, was bei vielen Anwendungen unzweckmäßig ist.
Supraleitende Rotoren weisen einen massiven Rotorkern, der typischerweise etwa auf Raumtemperatur steht und eine supraleitende Spule auf, die in unmittelbarer Nähe des Rotorkerns angeordnet ist und die unter ihre Betriebstemperatur abgekühlt werden muss. Das Vorhandensein von Verunreinigungen, wie Gasen, in der Nähe der supraleitenden Spule kann zum Aufwachsen von Eis auf der supraleitenden Spule führen. Mit der Zeit kann dieser Eisaufbau Abriebschäden zwischen sich bewegenden supraleitenden Spulen hervorrufen und außerdem auch als thermischer Kurzschluss zwischen dem Rotorkern und der supraleitenden Spule bzw. den supraleitenden Spulen wirken.
Demgemäß erfordern supraleitende Maschinen, wie supraleitende Rotoren typischerweise eine Vakuumisolation ihres supraleitenden Elementes oder ihrer supraleitende Elemente, indem bspw. für die supraleitende(n) Spule(n) ein Vakuum aufrecht erhalten wird. Eine bekannte Lösung besteht darin, die supraleitende Spule bspw. auf Raumtemperatur zu erwärmen, um die auf der Oberseite der supraleitenden Spule während ihres Betriebes absorbierten Gase zu desorbieren. Die dafür erforderliche Betriebsunterbrechung und Wartung sind aber für Anwendungen zur kommerziellen Leistungserzeugung unerwünscht.
Demgemäß besteht ein Bedürfnis eine supraleitende Maschine für einen regenerationsfreien Betrieb über längere Zeiträume weiter zu entwickeln. Insbesondere geht der Wunsch dahin, die Absorption von Gasen auf dem oder den supraleitenden Element (en) der Maschine, bspw. auf der supraleitenden Spule bzw. den supraleitenden Spulen, zu verhüten oder zu vermindern.
Zusammenfassung
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist eine supraleitende Maschine, kurz gesagt, eine supraleitende Vorrichtung und eine Vakuumkapselung auf, die die supraleitende Vorrichtung aufnimmt und thermisch isoliert. Eine Kühlfalle ist so aufgebaut, dass sie das in der Vakuumkapselung erzeugte Gase kondensiert, während ein Kühlmittelzirkulationssystem dazu dient, einen Kryogenstrom zu der supraleitenden Vorrichtung und der Kühlfalle hin und von dieser weg zu erzwingen. Ein kryogenes Kühlsystem ist so ausgelegt, dass es das Kryogen (Kryokühlmittel) in dem Kühlmittelzirkulationssystem strömungsaufwärts von der supraleitenden Vorrichtung kühlt.
Eine Ausführungsform mit einem supraleitenden Rotor weist einen Rotorkern und wenigstens eine um den Rotorkern sich erstreckende supraleitende Spule auf. Eine Vakuumkapselung 14 umschließt die supraleitende Spule und isoliert diese thermisch. Eine Kühlfalle dient dazu, in der Vakuumkapselung erzeugte Gase zu kondensieren, während ein Kühlmittelkondensationssystem einen Kryogenstrom zu der supraleitenden Spule und der Kühlfalle hin und von dieser weg erzwingen kann. Ein kryogenes Kühlsystem ist so ausgelegt, dass es das Kryogen in dem Kühlmittelzirkulationssystem strömungsaufwärts von der supraleitenden Spule kühlt.
Eine Ausführungsform eines Verfahrens zum Aufrechterhalten eines Vakuums für eine supraleitende Hochtemperatur-HTS-Vorrichtung beinhaltet Beaufschlagung der HTS-Vorrichtung mit Vakuum, um die HTS-Vorrichtung thermisch zu isolieren, Kondensieren von rings um die HTS-Vorrichtung erzeugten Gasen, unter Verwendung einer Kühlfalle, ein Kryogen zu der HTS-Vorrichtung hin und von dieser wegströmen zu lassen und das Kryogen zu der Kühlfalle hin und von dieser wegströmen zu lassen.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Ein besseres Verständnis dieser und anderer Merkmale, Gesichtspunkte und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergibt sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung im Zusammenhang mit der beigefügten Zeichnung, in der, in der ganzen Zeichnung, gleiche Bezugszeichen gleiche Teile bezeichnen, wobei:
1 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen supraleitenden Maschine schematisch veranschaulicht;
2 eine andere Ausführungsform einer erfindungsgemä ßen supraleitenden Maschine veranschaulicht;
3 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßer. supraleitenden Rotors schematisch veranschaulicht; und
4 eine Querschnittsansicht des Rotors nach 3 ist.
Detaillierte Beschreibung
Wie in 1 dargestellt, weist eine supraleitende Maschine 100 eine supraleitende Vorrichtung 12 auf. Supraleitende Vorrichtungen 12 beinhalten beispielhaft supraleitende Spulen und andere supraleitende Magnete. Eine andere beispielhafte supraleitende Vorrichtung 12 ist ein Hochtemperatur-supraleitender (HTS)-Rotor zur Verwendung in einem HTS-Generator. Eine Vakuumkapselung 14 enthält die supraleitende Vorrichtung 12 und isoliert diese thermisch. Eine Kühlfalle 60 ist dazu vorgesehen, in der Vakuumkapselung 14 erzeugte Gase zu kondensieren. So wie er hier benutzt wird, umfasst der Ausdruck „Kondensieren von Gasen" die Kondensation von Gasen und anderen Verunreinigungen, die ein Vakuum verschlechtern. Kühlfallen sind z.B. bei Ultrahochvakuumsystemen in der Halbleiterindustrie bekannt und im Einsatz. Bei der in 1 veranschaulichten Ausführungsform dient ein Kühlmittelzirkulationssystem 16 dazu, einen Strom eines Kryogens zwangsläufig zu der supraleitenden Vorrichtung 12 und der Kühlfalle 60 hin und von dieser weg strömen zu lassen. Beispiele für Kryogene umfassen Helium, Wasserstoff, Neon, Stickstoff und deren Mischungen. Ein kryogenes Kühlsystem 10 ist so ausgelegt, dass es das Kryogen in dem Kühlmittelzirkulationssystem strömungsaufwärts von der supraleitenden Vorrichtung 12 kühlt.

Kryogene Kühlsysteme sind an sich bekannt und werden in ihren Einzelheiten deshalb hier nicht weiter erörtert. Beispielhafte Kryokühlsysteme 10 beinhalten Verflüssiger, Brayton-Kreislauf-Kühlmaschinen und regenerative Kryokühler. Andere beispielhafte Kryokühlsysteme sind in den einem gemeinsamen Inhaber gehörenden US-Patentschriften 6,442,949, Laskaris et al „Cryogenic cooling refrigeration system and method having open-loop short term cooling for a super-conducting machine" und 6,438,969. Laskaris et al „Cryogenic cooling refrigeration System for rotor having a high temperatures super-conducting field winding and method" erläutert, die durch Bezugnahme hier mit aufgenommen sind.

Bei der in 1 dargestellten speziellen Ausführungsform beinhaltet das Kühlmittelzirkulationssystem 16 eine primäre Kühlleitung 62, die zur Kühlung der supraleitenden Vorrichtung 12 ausgelegt ist und eine sekundäre Kühlleitung 64, die dazu dient, die Kühlfalle 60 zu kühlen. Beispielhafte primäre und sekundäre Kühlleitungen weisen Rohre aus rostfreiem Stahl zur Durchleitung des Kryogens auf.

Mehr im Einzelnen enthält das Kühlmittelzirkulationssystem 16 außerdem ein Durchflussregelventil 66, das so ausgelegt ist, dass es, wie in 1 angedeutet, den Kryogenstrom zwischen der ersten und der zweiten Kühlleitung 62, 64 steuern und verteilen kann. Alternativ kann das Kühlmittelzirkulationssystem 16 so konstruiert sein, dass es den Kryogenströmungswiderstand der primären und sekundären Kühlleitung so gegeneinander abgleicht, dass sich die jeweils gewünschte Aufteilung des Kryogenstroms zwischen der primären und der sekundären Kühlleitung 62 bzw. 64 einstellt.

Die Einlasstemperatur des Kryogens in die primäre Kühlleitung 62 liegt unter der Betriebstemperatur der supralei tenden Vorrichtung 12. Insbesondere ist die Austrittstemperatur T2 des Kryogens in der primären Kühlleitung etwa gleich der Betriebstemperatur der supraleitenden Vorrichtung 12. So wie hier angegeben, entsprechen die Einlass- und die Austrittstemperatur jeweils der Temperatur in der Nähe der supraleitenden Vorrichtung 12 des der supraleitenden Vorrichtung 12 zugeführten bzw. des aus dieser austretenden Kryogens. Bei spezielleren Ausführungsformen liegt die Einlasstemperatur in die Primärkühlleitung 62 wenigstens etwa 10 Grad Kelvin (10°K) und insbesondere 20 Grad Kelvin (20°K) unter der Austrittstemperatur in der primären Kühlleitung 62.

Vorteilhafterweise entfernt die Kühlfalle 60 Gase wie Wasserstoff aus der Vakuumkapselung 14, um ein hochwertiges Vakuum von beispielsweise weniger als etwa 10^–5 oder 10^–6 Torr. zu erzielen. Um Gase in der Vakuumkapselung 14 wirkungsvoller einzufangen, liegt die Einlasstemperatur T0 der sekundären Kühlleitung 64 bei einer speziellen Ausführungsform unterhalb des Tripelpunkts von Wasserstoff (etwa 13,81°K). Insbesondere liegt die Austrittstemperatur T1 des Kryogens in der sekundären Kühlleitung 64 unter etwa dem Tripelpunkt des Wasserstoffs. Wie hier angegeben, entsprechen die Einlass- und die Austrittstemperatur jeweils der Temperatur des der Kühlfalle 60 in der Nähe der Kühlfalle 60 zugeführten bzw. des von dieser austretenden Kryogens. Die Verwendung einer Einlasstemperatur unterhalb des Tripelpunkts von Wasserstoff erleichtert das Einfangen von Wasserstoff in der Kühlfalle, wodurch die Vakuumgüte in der Vakuumkapselung 14 verbessert wird.

Eine andere Ausführungsform einer supraleitenden Maschine 200 wird unter Bezugnahme auf 2 beschrieben. Wie dargestellt, weist die supraleitende Maschine 200 eine supraleitende Vorrichtung 12, eine Vakuumkapselung 14, die die supraleitende Vorrichtung aufnimmt und thermisch isoliert und eine Kühlfalle 60 auf, die dazu dient, in der Vakuumkapselung 14 erzeugte Gase zu kondensieren. Ein Primärkühlmittelzirkulationssystem 86 kann zwangsläufig ein Kryogen zu der supraleitenden Vorrichtung 12 und von dieser weg strömen lassen, während ein primäres Kryogenkühlsystem 88 dazu eingerichtet ist das primäre Kryogen in dem primären Kühlmittelzirkulationssystem 86 strömungsaufwärts von der supraleitenden Vorrichtung 12 zu kühlen.

Ein sekundäres Kühlmittelzirkulationssystem 90 kann ein sekundäres Kryogen zwangsläufig zu der Kühlfalle 60 hin und von dieser weg strömen lassen, während ein sekundäres Kryogenkühlsystem zur Kühlung des sekundären Kryogens in dem sekundären Kühlmittelzirkulationssystem stromaufwärts von der Kühlfalle eingerichtet ist. Das primäre und das sekundäre Kryogen können, abhängig von den Systemerfordernissen, das gleiche Kryogen sein oder verschiedene Kryogene aufweisen. Mit Ausnahme der getrennten Kühlmittelzirkulationssysteme und Kryogenkühlsysteme ist die in 2 dargestellte Ausführungsform gleich jener, die in 1 veranschaulicht ist. Demgemäß werden im Vorstehenden bereits mit Bezug auf 1 beschriebene Einzelheiten nicht nochmals wiederholt.

Bei einer spezielleren Ausführungsform weist die supraleitende Maschine 200 außerdem einen Rotorkern 93 auf, während die supraleitende Vorrichtung 12 wenigstens eine supraleitende Spule 12 enthält, die sich, wie bspw. in 4 dargestellt, um den Rotorkern herum erstreckt. Die supraleitende Spule 12 ist, genauer besehen, eine Hochtemperatursupraleitende-Spule. So wie er hier verwendet ist, bezieht sich der Ausdruck „Hochtemperatur supraleitend" auf Materialien, die bei Temperaturen von etwa 15 Grad Kelvin (15°K) oder mehr supraleitend sind.

Unter Bezugnahme auf die 3, 4 wird ein supraleitender Rotor 300 beschrieben. Wie in 4 dargestellt, weist der supraleitende Rotor 300 einen Rotorkern 93 und wenigstens eine sich um den Rotorkern herum ersteckende supraleitende Spule 12 auf. Bei einer speziellen Ausführungsform ist die supraleitende Spule 12 eine Hochtemperatur-supraleitende (HTS)-Spule. Wie in 4 angedeutet, nimmt eine Vakuumkapselung 14 die supraleitende Spule auf und isoliert diese thermisch. In 3 ist veranschaulicht, dass eine Kühlfalle 60 dazu vorgesehen ist in der Vakuumkapselung 14 erzeugte Gase zu kondensieren. Ein Kühlmittelzirkulationssystem 16 dient dazu, ein Kryogen zwangsläufig zu der supraleitenden Spule 12 und der Kühlfalle 60, wie bspw. in 3 veranschaulicht, hin und von dieser weg strömen zu lassen. Ein kryogenes Kühlsystem 10 ist so ausgelegt, dass es das Kryogen in dem Kühlmittelzirkulationssystem stromaufwärts von der supraleitenden Spule 12 kühlt, wie dies in 3 gezeigt ist. Das Kühlmittelzirkulationssystem 16 wurde früher unter Bezugnahme auf 1 beschrieben, die Einzelheiten werden deshalb nicht nochmals wiederholt.

Wie bereits im Vorstehenden unter Bezugnahme auf die 1 und 2 erläutert, erleichtert die Verwendung der Kühlfalle 60 zum Kondensieren von Gasen in der Vakuumkapselung 14 und insbesondere die Maßnahme, die Eintrittstemperatur T0 des der Kühlfalle 60 zuströmenden Kryogens unter dem Tripelpunkt von Wasserstoff zu halten die Erzielung eines hochwertigen Vakuums in der Vakuumkapselung 14.

Es wird außerdem ein Verfahren zur Aufrechterhaltung eines Vakuums bei einer Hochtemperatur-supraleitenden (HTS) Vorrichtung 12 geoffenbart. Dieses Verfahren beinhaltet die Beaufschlagung der HTS-Vorrichtung 12 mit einem Vakuum, um die HTS-Vorrichtung thermisch zu isolieren, das Kondensieren des um die HTS-Vorrichtung herum erzeugten Gases unter Verwendung einer Kühlfalle 60, die Erzeugung eines Stroms eines Kryogens zu und von der HTS-Vorrichtung weg, um die HTS-Vorrichtung zu kühlen und die Erzeugung eines Stromes des Kryogens zu und von der Kühlfalle weg. Insbesondere beinhaltet das Verfahren außerdem die Kühlung des Kryogens stromaufwärts von der HTS-Vorrichtung 12 und die Steuerung des Zustroms des Kryogens zu der HTS-Vorrichtung 12 und zu der Kühlfalle 60. In einem noch spezielleren Fall beinhaltet das Verfahren das Einfangen der kondensierten Gase unter Verwendung der Kühlfalle 60.

Wie bereits im Vorstehenden in Bezug auf die Maschinenausführungsform erläutert, liegt die Einlasstemperatur des der HTS-Vorrichtung 12 zuströmenden Kryogens unter einer Betriebstemperatur der HTS-Vorrichtung. Insbesondere ist die Austrittstemperatur des von der HTS-Vorrichtung abströmenden Kryogens etwa gleich der Betriebstemperatur der HTS-Vorrichtung. Um das Einfangen in der Kühlfalle 60 zu fördern und damit die Güte des Vakuums für die HTS-Vorrichtung 12 zu verbessern, liegt die Einlasstemperatur des der Kühlfalle 60 zuströmenden Kryogens unter dem Tripelpunkt des Wasserstoffs. In einer speziellen Ausführungsform liegt die Austrittstemperatur des von der Kühlfalle 60 abströmenden Kryogens unter etwa dem Tripelpunkt des Wasserstoffs.

Wenngleich lediglich gewisse Merkmale der Erfindung hier dargestellt und beschrieben wurden, so ergeben sich doch für den Fachmann manche Abwandlungen und Änderungen. Die beigefügten Patentansprüche sollen alle diese Abwandlungen und Änderungen umfassen, die im Rahmen der Erfindung liegen.

10: Kryogenes Kühlsystem
12: supraleitende Vorrichtung
14: Vakuumkapselung
16: Kühlmittelzirkulationssystem
20: Kryokühlersystem
60: Kühlfalle
62: primäre Kühlleitung
64: sekundäre Kühlleitung
66: Durchflussregelventil
86: primäres Kühlmittelzirkulationssystem
88: primäres kryogenes Kühlsystem
90: sekundäres Kühlmittelzirkulationssystem
92: sekundäres kryogenes Kühlsystem
93: Rotorkern
100: supraleitende Maschine
102: thermische Isolation
200: supraleitende Maschine
300: supraleitender Rotor

Claims

Supraleitende Maschine (100), die aufweist: – eine supraleitende Vorrichtung (12); – eine Vakuumkapselung (14), die die supraleitende Vorrichtung enthält und diese thermisch isoliert; – eine Kühlfalle (60) zum Kondensieren von in der Vakuumkapselung erzeugten Gasen; – ein Kühlmittelzirkulationssystem (16), durch das ein zwangsläufiger Strom eines Kryogens zu der supraleitenden Vorrichtung und der Kühlfalle und von diesen weg erzeugbar ist; und – ein kryogenes Kühlsystem (10), das zur Kühlung des Kryogens in dem Kühlmittelzirkulationssystems stromaufwärts von der supraleitenden Vorrichtung ausgelegt ist.
Supraleitende Maschine (100) nach Anspruch 1, bei der das Kühlmittelzirkulationssystem (16) enthält: – eine primäre Kühlleitung (62), die zur Kühlung der supraleitenden Vorrichtung (12) eingerichtet ist und – eine sekundäre Kühlleitung (64), die zur Kühlung der Kühlfalle (60) eingerichtet ist.
Supraleitende Maschine (100) nach Anspruch 2, bei der das Kühlmittelzirkulationssystem (16) außerdem ein Durchflussregelventil (66) enthält, das zur Steuerung und Aufteilung des Kryogenstroms zwischen der ersten und der zweiten Kühlleitung (62,64) eingerichtet ist.
Supraleitende Maschine (100) nach Anspruch 2, bei der eine Eintrittstemperatur des Kryogens in die erste Kühlleitung (62) unter einer Betriebstemperatur der supraleitenden Vorrichtung (12) liegt und bei der eine Austrittstemperatur des Kryogens in der primären Kühlleitung etwa gleich der Betriebstemperatur der supraleitenden Vorrichtung ist.
Supraleitende Maschine (200), die aufweist: – eine supraleitende Vorrichtung (12); – eine Vakuumkapselung (14), die die supraleitende Vorrichtung enthält und diese thermisch isoliert; – eine Kühlfalle (60), die zur Kondensation von in der Vakuumkapselung erzeugten Gasen ausgelegt ist; – ein primäres Kühlmittelzirkulationssystem (86), durch das eine Zwangsströmung eines primären Kryogens zu der supraleitenden Vorrichtung und von dieser weg erzeugbar ist; – ein primäres kryogenes Kühlsystem (88) das zur Kühlung des primären Kryogens in dem primären Kühlmittelzirkulationssystem stromaufwärts von der supraleitenden Vorrichtung eingerichtet ist; – ein sekundäres Kühlmittelzirkulationssystem (90), das zur Erzeugung einer Zwangsströmung eines sekundären Kryogens zu der Kühlfalle hin und von dieser weg dient; und – ein sekundäres kryogene Kühlsystem (92), das zur Kühlung des sekundären Kryogens in dem sekundären Kühlmittelzirkulationssystem stromaufwärts von der Kühlfalle eingerichtet ist.
Supraleitende Maschine (100) nach Anspruch 5, bei der das primäre Kühlmittelzirkulationssystem (86) eine primäre Kühlleitung (62) enthält, die zur Kühlung der supraleitenden Vorrichtung (12) dient und bei der das sekundäre Kühlmittelzirkulationssystem (90) eine sekundäre Kühlleitung (64) enthält, die zur Kühlung der Kühlfalle (60) eingerichtet ist.
Supraleitender Rotor (30), der aufweist: – einen Rotorkern (93); – wenigstens eine sich rings um den Rotorkern erstreckende supraleitende Spule (12); – eine Vakuumkapselung (14), die die supraleitende Spule aufnimmt und thermisch isoliert; – eine Kühlfalle (60), die zur Kondensation von in der Vakuumkapselung erzeugten Gasen eingerichtet ist; – ein Kühlmittelzirkulationssystem (16) zur Erzeugung einer Zwangsströmung eines Kryogens zu der supraleitenden Spule und der Kühlfalle und von diesen weg; und – ein kryogenes Kühlsystem (10), das dazu eingerichtet ist, das Kryogen in dem Kühlmittelzirkulationssystem stromaufwärts von der supraleitenden Spule zu kühlen.
Supraleitender Rotor (300) nach Anspruch 7, bei dem das Kühlmittelzirkulationssystem (16) aufweist: – eine primäre Kühlleitung (62), die zur Kühlung der supraleitenden Spule (12) eingerichtet ist und – eine sekundäre Kühlleitung (64), die zur Kühlung der Kühlfalle (60) eingerichtet ist.
Verfahren zur Aufrechterhaltung eines Vakuums bei einer Hochtemperatur-supraleitenden (HTS)-Vorrichtung (12), wobei das Verfahren beinhaltet: – Beaufschlagung der HTS-Vorrichtung mit einem Vakuum, um die HTS-Vorrichtung thermisch zu isolieren; – Kondensieren von rings um die HTS-Vorrichtung erzeugten Gasen unter Verwendung einer Kühlfalle (60); – ein Kryogen de HTS-Vorrichtung zuströmen und von dieser abströmen lassen; und – das Kryogen der Kühlfalle zu und von dieser abströmen zu lassen.
Verfahren nach Anspruch 9, das außerdem beinhaltet; – Kühlen des Kryogens stromaufwärts von der HTS-Vorrichtung (12) und – Steuern des Kryogenszustroms zu der HTS-Vorrichtung und der Kühlfalle (60).