DE1279864B

DE1279864B - Metallischer Kryostat fuer Supraleiter

Info

Publication number: DE1279864B
Application number: DES98578A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Wilhelm Kaika
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1965-08-02
Filing date: 1965-08-02
Publication date: 1968-10-10
Also published as: FR1488157A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENtAMT

AUSLEGESCHRIFT

Ini Q.:

Nummer;

Aktenzeichen:

Anmeldetag:

Aüslegetag:

HOIv

Deutsche Kl.: 21 g - 35

P 12 79 864.Ö-33 (S 98578)

2. August 1965

10. Oktober 1968

Kryostaten haben die Aufgabe, tiefgekühlte Leiter oder Supraleiter auf eine niedrige, in der Nahe des absoluten Nullpunktes liegende Betriebstemperatur abzukühlen. Sie bestehen aus Glas, Kunststoff oder Metall und sind als Gefäß ausgebildet, das das Kühlmedium enthalt* in welches der tiefgekühlte Leiter oder Supraleiter eingebracht wird. Kryostaten aus Glas sind wegen der Zerbrechlichkeit lediglich für den Laborbetrieb geeignet. Kryostaten aus Kunststoff haben den Nachteil, daß sich nach mehrmaligen Temperaturschwankungen Risse bilden, durch die das Kühlmedium entweichen kann. Metallische Kryostaten sind zwar unzerbrechlich und bleiben auch bei einer Temperaturwechselbeanspruchung gasdicht, in ihnen entstehen aber Wirbelstromverluste, wenn die tiefgekühlten Leiter bzw. Supraleiter in Einrichtungen eingesetzt werden, die mit einem räumlich oder zeitlich veränderlichen Magnetfeld arbeiten. Solche Wirbelstromverluste sind auch in ebenfalls bekannten, metallischen Kryostaten nicht vermieden, in ao denen das Kühlmedium in Rohren fließt, die den tiefgekühlten Leiter oder Supraleiter umgeben. Wegen der großen Verluste, die durch das Kühlmittel abgeführt werden müssen, haben sich die bekannten metallischen Kryostaten bei Einrichtungen mit as veränderlichen Magnetfeldern bisher nicht einführen können. Man verwendet in diesen Fällen Kunststoff-Kryostaten und nimmt die Rißgefahr in Kauf.

Durch die Erfindung wird gezeigt, wie bei einem metallischen Kryostaten die Wirbelstromverluste weitgehend verringert werden können, so daß diese auch für tiefgekühlte Leiter oder Supraleiter in Einrichtungen, die mit einem räumlich oder zeitlich veränderlichen Magnetfeld arbeiten, einsetzbar sind. Die Erfindung betrifft einen Kryostaten mit wenigstens einem metallischen, von einem Kühlmittel durchströmten Hohlkörper für tiefgekühlte Leiter oder Supraleiter in Einrichtungen, die mit einem räumlich oder zeitlich veränderlichen Magnetfeld arbeiten und ist dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper so geformt ist, daß er keinen vom magnetischen Nutzfluß durchsetzten geschlossenen Kreis enthält und daß die Wandung des Hohlkörpers mit dem tiefgekühlten Leiter bzw. Supraleiter in enger wärmeleitender Verbindung steht.

Bei diesem Kryostaten wird der zu kühlende Leiter nicht unmittelbar mit dem Kühlmittel in Berührung gebracht, sondern über die gut wärmeleitende metallische Wandung des Hohlkörpers. Hierdurch ist es möglich, dem Hohlkörper eine solche Gestalt zu geben, daß er keinen Nutzfluß umschließt und somit Metallischer Kryostat für Supfäfelter

Anmelder:

Sietneös AktiengesellscMft, Berlin und Möööhefi, 8320 Erlangen, Weföer-Voft-Sieöiens-Stf. 5Ö

Als Erfinder benannt:

Dipl-Iflg. Wifftelnl Kafka, 8521 Tefinenlohe

Jö ihm auch praktisch keine Wirbelströme erzeugt werden.

Die Erfindung wird durch zwei Figuren an Hand zweier Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigt

Fig. 1 die Anwendung bei einem räumlich veränderlichen Magnetfeld,

F i g. 2 die Anwendung bei einem zeitlich veränderlichen Magnetfeld.

In F i g. 1 ist eine Windung 1 einer supraleitenden Ankerwicklung von einer kommutatorlosen Gleichstrommaschine dargestellt. Die Windung enthält einen gestrichelt gezeichneten Abschnitt 2, der als Schaltstrecke (Starkstromkryotron) ausgebildet ist. Der Abschnitt besteht aus einem Supraleiter, dessen kritische Feldstärke unterhalb des Wertes liegt, dem der Supraleiter ausgesetzt ist, wenn ein Magnetpol 3 an ihm vorbeibewegt wird. Bewegt sich der Magnetpol 3 in der eingezeichneten Richtung an der Wicklung vorbei, so wird in dem linken Abschnitt 4 der Windung eine Spannung induziert. In dem rechten Abschnitt 2 der Windung wird eine erheblich kleinere Spannung induziert, da dieser Abschnitt unter der Einwirkung des Magnetfeldes in den normalleitenden Zustand übergeht und dann entsprechend hochohmig wird. An den Schienen 5 und 6 ist daher eine Spannung wirksam. An diesen Schienen kann ein Verbraucher angeschlossen sein. Würde nun die supraleitende Windung in ein Heliumbad gebracht werden, so müßte ein geschlossenes Rohr vorgesehen werden, das die gleiche Gestalt wie die Windung hat und in dem, falls es metallisch ist, eine entsprechende Spannung induziert werden würde. Statt dessen wird nun das Kühlrohr ähnlich einer bifilaren Wicklung ausgebildet, die neben der Windung herläuft und an dieser elektrisch isoliert anliegt. Das Kühlrohr ist in der F i g. 1 mit der Ziffer 7 bezeichnet. Es kann beispielsweise aus rostfreiem Stahl, Neusilber oder anderen rostfreien Legierungen bestehen. Zusammen mit nicht dargestellten Tragteilen aus Isolierstoff be-

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findet es sich in einem evakuierten, vakuumdichten Gefäß 8 aus Isolierstoff, z. B. aus glasfaserverstärktem Gießharz. Der Zwischenraum kann mit wärmeisolierendem Material 9, z. B. aluminiumbedampften Isolierstoff-Folien, angefüllt sein. Daß für die Gefäßwand 8 Isolierstoff verwendet ist, ist insofern nicht nachteilig, weil diese keinen wesentlichen Wärmeschwankungen unterworfen ist und insofern keine Gefahr der Rißbildung besteht.

Fig. 2 zeigt eine Transformatorwicklung 10, die nach Zwischenlegen einer Isolierfolie 11 auf einen zylindrisch gebogenen Hohlkörper 12 gewickelt ist. Der Hohlkörper wird von einem Kühlmittel durchströmt. Die benachbarten Kanten 13 des Hohlkörpers sind gegenseitig elektrisch isoliert, so daß der sich verändernde Magnetfluß im Innern des Zylinders keine Kreisströme in dem Zylinder hervorrufen kann. Das Ganze ist in einen evakuierten Hohlzylinder 14 aus Isolierstoff gebracht, der sich auf Raumtemperatur befindet. Tragteile zur Aufnahme magnetischer ao und sonstiger Kräfte werden zweckmäßig aus Isolierstoff, z. B. aus glasfaserverstärktem Gießharz, innerhalb dieses Hohlzylinders angeordnet.

Claims

Patentansprüche:

1. Kryostat mit wenigstens einem metallischen, von einem Kühlmittel durchströmten Hohlkörper für tiefgekühlte Leiter oder Supraleiter in Einrichtungen, die mit einem räumlich oder zeitlich veränderlichen Magnetfeld arbeiten, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper (7 bzw. 12) so geformt ist, daß er keinen vom magnetischen Nutzfluß durchsetzten geschlossenen Kreis bildet und daß die Wandung des Hohlkörpers mit dem tiefgekühlten Leiter bzw. Supraleiter in enger wärmeleitender Verbindung steht.

2. Kryostat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Einrichtung mit wenigstens einer supraleitenden Windung (1) bzw. einer Windung aus einem tiefgekühlten Leiter der Hohlkörper als Kühlrohr (7) ausgebildet ist, das ähnlich einer bifilaren Wicklung neben der Windung und elektrisch isoliert von dieser herläuft (l)

g)

3. Kryostat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Einrichtung mit wenigstens einer supraleitenden Windung bzw. einer Windung aus einem tiefgekühlten Leiter der Hohlkörper als zylindrisch gebogener, flacher Hohlquader (12) ausgebildet ist, dessen benachbarte Kanten (13) gegenseitig elektrisch isoliert sind, und daß die Windung (10) elektrisch isoliert auf den Zylinder gewickelt ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-PatentschriftNr. 3 133 144.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Bundesdruckerei Berlin