DE1540246A1 - Stromzufuehrungsvorrichtung,insbesondere fuer eine bei tiefer Temperatur arbeitende Anlage - Google Patents

Stromzufuehrungsvorrichtung,insbesondere fuer eine bei tiefer Temperatur arbeitende Anlage

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DE1540246A1 DE19651540246 DE1540246A DE1540246A1 DE 1540246 A1 DE1540246 A1 DE 1540246A1 DE 19651540246 DE19651540246 DE 19651540246 DE 1540246 A DE1540246 A DE 1540246A DE 1540246 A1 DE1540246 A1 DE 1540246A1
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    • G—PHYSICS
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Description

tine bei tiefer Temperatur arbeitende Anlag·.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung sun Zuführen von Strom «tn einer boi tiefer Temperatur arbeitende»Anl&ßo, 2.B. einer Anlage, dio in einen Kryostat» bei am\ die Kalteflüsüigkeit s.B. aue flüssigem Helium besteht, untergebracht ist, und mit einem starken Strom, dor s.B. mehrere hundert A/npere betragen kann, gespeist werden muse,
Das Hinführen von Gtromr.uleitungen mit groeeem Querschnitt in einen Kryostat führt infolge der Warme-Leitung uncj dee Joule-Effektee Verluste von Kälte (flüssigem Helium) herbei, die durch eine richtige Wahl
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dor verschiedenen kennzeichnend on Parameter das Materials auf ein Minäsöteaes beschränkt wifr-Jcn nüssen* disae Parameter eindi
der spezifische Widerstand //» ), die Wämeloitsahl ( X) der Querechnltt (S) und die für Warmeauotauech verfüg- ~ bar« Auseenfläohe (E). Sine derartige Wahl wird durch die nachstehenden Anforderungen be·ti matι
Dab Metall muaa einerseits eint gute elektrische " Leitfähigkeit (kleines £ ) aber andererseits keine hohe »
Wärmeleitfähigkeit luben (^lmuse klein sein). Der Querschnitt iQUOB aineroelte oo groeu seinv daoe die erzeugte Joule-7/ünne vorhiiltniseieeig gering ist, aber er muss anderereeitü so klein asLn, die· die Wärmeleitung beschrankt 1st; die Fläche (S) raus β eo grooe ieint daes eine Ableitung der Joule-Wänne möglich lot, eo dasβ eine erhebliche Wärmezufuhr zu den Bcrelohen eilt den niedrigsten Temperaturen vermieden wird.
k Bei den Üblichen Vorrichtungen bestehen die Stromzuleitungen auc Kupferdruhten. Im allgemeinen finden Drähte mit klel*em Querschnitt und eonit geringer Wärmeleitung Verwendung. Biee bringt jedoch mit sich, dass die erzeugte Joule-Wärme betrachtlich ist» während ale nur schwer abgeloitet v/erden* kann, weil die Wärmeauetaueob* fläche klein lot (bei Verwendung von Bändern sogar ungenügend lot); infolgedessen drängt eine verhältnismäselg grosee Wäraeaengö bis zum Heliumnlfteau vor·
Um diesen Nachteil zu beheben,'1εt es bekannt, die
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r. mit Rippen zu vorsehen, diG die Wärmeableitung erleichtern, aber nicht v.ur Stromleitung beitragen« Ein solches Syeten; bcantprucl.it viel Raurs und erschwert dera JBediGnungnpcrconal die Sicht«, während co fernor unmöglich ist, weitere Vorrichtungen einzubringen, für die keine eigene öffnungen vorgesehen sind. Weiter müßsen den Kuiiferdrehten zum Erhalten einer Steifigkeit Etü't'zkox per (a.B; Rohre aue
nichtrcstendera Stahl) eugütßtzt weisen, wae "die Wannevorluate und de* bo^nepruchten H-aum erheblich e
Die Erfindung reninßcrt dieee Kachteile« Bie · erfindungeeemäsßo Vorrichtung, dif tor Typ iatt dtr mindeetene eine Stromzuleitung auo elektrisch gutleitendem und thermisch οchiechtIuitendem Material enthalt, ist dadurch gekennzeichnet, daßs der Querschnitt jeder StrcmEuleitung in Richtung vom Teil der Vorrichtung her. der mit der wärmeren Umgebung in Berührung 1εtt zum Teil der Torrichtung hin, der mit <ltr klüteren Umgebung in Berührung tat, abnimmt«
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung naher erläutert, in der
Figur 1 und 2 zwei baroreugte Ausfuhrun^afore«* einer Stromzuleitung der Vorrichtung mit vorlaufendem Querschnitt darstellen und
Figur 3 eine Vorrichtung mit zwei Stroaasuleituneeri zeigt.
Bei der Aueführungοform nach Figur 1 beetent die
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Stromzuleitung au« eine» Bündel von Rohren 1 au» elektrisch lullendem Material mit konstanter Dicke und fco»· β tanten Querschnitt, deren obere Enden so an einem Joch 2, daa gleichfalls aus eloktrieoh leitendem Mutoriftl becteht und die form elnee Hingabechnlttee hat, befeetlgt Bind, daee eich die Rohre in einigem Abstand voneinander parallel zueinander erstrecken.. Die I£nge der Rohre let verschieden (ε.B. 1st die Län^e der Rohre 1b und ic dae Zwei- bzw. Brei fache der lance dee Rohres 1a.) Jede Stufe der Bündelt; wird von oinem Joch begrenzt, dae die unteren Enden der Rohre bestimmter Lan^e nit den Rohren grb'eeerer LSne© verbindet.
Beim gewählten AuefQhruncebelepiel iat die StufenRfthl auf drei beschränkt, wobei die letzte Stufe aue einem einzigen Rohr besteht, doesen unteres Ende mit der zu speisenden Anlage verbunden v/erden eoll. Auf diese WeIee nimmt der Oasamtquerachnitt dee Rohrbündele in Richtung von oberen Teil her, dor mit der wärnoren Umgebung in Berührung iet, zum unteren Teil hin, der alt dor kälteren Umgebung in Berührung iet, ab.
Die Stromleitung hat infolgedeseen eine groeee Warmeauetauechflache in oberen Teil und einen geringen Querschnitt im unteren Teil, so dase die Ware*, die infolge dee Joule-Effektee erzeugt wird, ceitlich abgeleitet wird, ohne daoa eie sich su sehr lange dee Leiters in Richtung zu den Bereichen niedriger Temperatur hin auebreitet, was oonst diej Verdampfung des
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HeIiUno steigern wurde. Ua die Kühlung der Innenwände der Röhre zu erleichtern, elnd In den Rohren kleine öffnungen angebracht, wodurch das kalte Gas d$a Rohr durchströmen kann und eich eine gute Kühlung auch des Innenwandes ergibt*
Das Material des Stromlolters, E.B, reines Nickel, hat die nachstehenden Merkmale!
Der Tern (λ £), der in den bekannten theoretischen Berechnungen der optinalon Umstände auftritt, und in den λ die Wärmeleitfähigkeit und g den elek-. trisehen Widerstand darstellt, let klein.
Im intereEBlerenden Temperaturbereich zwischen 40K und 3CO0K ist dieser lern» für Nickel kleiner ala für jedes andere Metall·
Daa Material ermöglicht die Anwendung optimaler Querschnitte hinsichtlich sowohl der Warmererluste als auch der mechanischer Eigenschaften,
GemKßo der Auafü'hrungaform nach Pig, 2 aind (
zwischen zwei benachbarten Jochen 2 Rohre der gleichen Länge angebracht, deren Zahl von einer Stufe zur anderen in Richtung au den Tiefei&mperaturbereichon hin abnimmt; die Rohre zv/eier aufeinanderfolgender Stufen liegen nicht in Flucht, so dass das kalte Gas leicht in die Rohre eindringt, lind in ihnen eine kürzere Strtok· zurücklegt, was zu einer besseren Kühlung fuhrt. In diesem Falle können die Öffnungen 3 gegebenenfallβ fortfellen.
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Figur 3 zeigt οin Gebilde aua zwei koaxialen StroEzuleitungen. Die Rohre habon einen kleinen Durchmesser; bei der äuseeren Stromzuleitung liegen al« aneinander an und sind sie auf der ganzen Länge miteinander vcrlötQt; bei der inneren «stromzuleitung eind sie auf die Aussenf Lach <i eines Leltungarchrea 4 geißtot, das einen gröseeron Durchmesser ale dl« Bohre 1 hat, üb die Wjrmeaußtduaohflüohe zu rergrb'cfiaran. IUe Rohre haben derart verschiedene Längen, dass sich fur dia auf einem bestimmten Niveau herrschend· Temperatur in Abhängigkeit von zu leitenden Strom ein οptlealer Querschnitt der Stromzuleitung ergibt. Bor Querschnitt der Röhr a kann aehr klein (Dur chi» es er s.B, 2 ram) und ■ ihre Zahl sehr groea sein» Dia Xndazung das Oaeoatquerochnittea let praktisch kontinuierlich.
Wolter Bei bemerkt, daso dadurch, daaa dae Nickel oicli so laicht (mit Zinn) löten lSeet, eine Zuleitung balieolg abgeSndart werde» kann, m «alne optimalen Eigsnschnftan zu rarrollkosman, wahrend dia abgebauten Elemente für eina neue Torrlohtung benutat werden können.
Solcha Vorrichtungen ermöglichen dia Zufuhr von Strömen von 200 Ampere und Bahr, ohne eine obermäfißige Terdampfung dee Heliuae herbeizuführen.
Die Erfindung let nicht auf dia gaachildarten Ausführungsbeispielt beschränkt, und ee konneu, insbesondere hinsichtlich der Natur der verwendeten Leiter (Rohre oder andere ProfiIkorper mit guter Steifigkeit)» ihrer Zahl (gegebenen?alle ein einziger Leiter) daa
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verwendeten Materials (dae Nickel kann ζ.B, gain oder teilweise durch Eisern, Aluainiui», usr/. ersetz! werden), Abänderungen vergenommen werden, olJic aus dom Iiuhaon der Erfindung herauszutreten.
Wolter oei bemerkt, dace UoIm gewählten Bei-Gpial die Abnahme dce Quorficiinitteij üoa Gmiztm durch eine Verrlnßeruns der Rohrzahl erhalten let, öle kann jodoch auch duich Jodee andere MIttel erfolgen, iiioc2'e dirrWt din Tei-wcindani· vcii üioh verjüngenden Rohren,
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Claims (8)

1. Stronzuloitungtvorrichtunß, inobeeondere für eine bei'tiefer Temperatur arbeitende Anlage von" Typ, der mindestens eine Stromzuleitung aue elektrisch.^ gut leitendem und thermisch schlecht leitendem Material enthält, dadurch Gekennzeichnet, dass der Querschnitt des Metallee der Stromzuleitung In Richtung vom Teil der Vorrichtung her, der mit der Wärmeumgebung in Beτ ruhrung ist, zum Teil hin, der mit der käfteren Umgebung in Berührung let, abnimmt.
2. Stroaeuleitungevorriohtung nach Anspruch 1, dadurch gekenneelchnet, dass jede Stromzuleitung aus ' einem Bündel von Rohren alt konstanten Querschnitt besteht, die parallel meinender angeordnet und eiίο inander verbanden »lud, wobei die Zahl dieser Leiter in Richtung vom Teil der Tor ri ca tu ng her, der mit der wärmeren Umgebung in Berührung 1st, sum Teil hin, der mit der kälteren Umgebung in Berührung let, abnimmt.
3. Stromzuleitung!vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet! dass die. Leiter aue Rohren'
mit konstanter Sioke und konstantem Querschnitt be et «hei
4. Stromeule ltaagsvorrlohtung as. oh Ans pro oh <. „ φ 2 oder 3, dadurch gekenntelohnet, Aas» die Rohre ver- «ο schieden· Längen haben, «körend U*# Enden an eine« » Joch aus leitendem Material befestigt sind und jeder Q Rohrlange ein Joch aus leitendem Material enteprieht, ^j das die unteren Enden derRohre der betreffenden Länge mit Rühren grSeserer Lange vorbindet.
5. Stromzuleitungevorrichtung nach Anspruch 4» dadurch gekennzeichnet, daec dio Joche wenigstens zwei
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Stufen begrenzen und dass die Rohro ein und derselben Stufe die gleichο Lan^e haben, wobei jede Stufe nehrere Rohre enthalt» die parallel zueinander angeordnet und von den erwähnten Jochen miteinander verbunden elnd, v/Snrend die untoran Enden einer Stufe von gleichen Joch wie die oberen finden der nach et en Stufe verbunden sind» und swar derart» dass die £n4en der Rohre der \ einen Lange durch die Enden der.Bohrt der. anderen Länge voneinander getrennt werden, wobei die Zahl der Rohre in Richtung von einer Stufe aur naoheten unteren Stufe abßiBBt.
6. St ro nucule itungevorrlchtuns nach ein ce oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekerntzeichnet, dme· dl· Rohre vereohiedtnor Singe mit der
ganzen Lange aneinander anlAigen and alt einander verlötet Sind. ' y'i 7rStrom2ul*itunesvorriohtung nach eine* oder : mehreren der vorstehenden Ansprüchen , dadurch gekennzeichnet, dass die Rohre mit kleinen Offnungen vereehen eind. ·
8. Stromzuleitungevorrichtung nach ein*« oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch geleenn-. zeichnet, dass die StroBzuleitungekSrper und die Joobe «us Hick el bestehen· :/;
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DE19651540246 1964-12-11 1965-12-08 Stromzufuehrungsvorrichtung fuer eine bei tiefer temperatur arbeitende anlage Pending DE1540246B2 (de)

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AT (1) AT258613B (de)
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DE (1) DE1540246B2 (de)
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GB (1) GB1126386A (de)
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