DE1540246B2

DE1540246B2 - Stromzufuehrungsvorrichtung fuer eine bei tiefer temperatur arbeitende anlage

Info

Publication number: DE1540246B2
Application number: DE19651540246
Authority: DE
Inventors: Serge Versailles Deiness (Frankreich)
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1964-12-11
Filing date: 1965-12-08
Publication date: 1973-09-06
Also published as: AT258613B; FR1425548A; JPS4214759B1; US3317651A; GB1126386A; NL6515841A; DE1540246A1; CH449091A

Description

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F i g. 1 und 2 zwei bevorzugte Ausführungsformen Im interessierenden Temperaturbereich zwischen einer Stromzuleitung der Vorrichtung mit verlaufen- 4° und 300° K ist dieser Term für Nickel kleiner

dem Querschnitt darstellen und als für jedes andere Material.

F i g. 3 eine Vorrichtung mit zwei Stromzuleitun- Das Material ermöglicht die Anwendung optimaler

gen zeigt. 5 Querschnitte hinsichtlich sowohl der Wärmeverluste

Bei der Ausführungsform nach F i g. 1 besteht die als auch der mechanischen Eigenschaften.

Stromzuleitung aus einem Bündel von Rohren 1 aus Gemäß der Ausführungsform nach Fig. 2 sind

elektrisch leitendem Material mit konstanter Dicke zwischen zwei benachbarten Jochen 2 Rohre der glei-

und konstantem Querschnitt, deren obere Enden so chen Länge angebracht, deren Zahl von einer Stufe

an einem Joch 2, das gleichfalls aus elektrisch leiten- _i0 zur anderen in Richtung zu den Tiefsttemperaturbe-

dem Material besteht und die Form eines Ringab- reichen hin abnimmt; die Rohre zweier aufeinander-

schnittes hat, befestigt sind, daß sich die Rohre in folgender Stufen liegen nicht in Flucht, so daß das

einigem Abstand voneinander parallel zueinander er- kalte Gas leicht in die Rohre eindringt und in ihnen

strecken. Die Länge der Rohre ist verschieden (z. B. eine kürzere Strecke zurücklegt, was zu einer besse-

ist die Länge der Rohre 1 b und Ic das Zwei- bzw. ₁₅ ren Kühlung führt. In diesem Falle können die öff-

Dreifache der Länge des Rohres 1 a). Jede Stufe des nungen 3 gegebenenfalls fortfallen.

Bündels wird von einem Joch begrenzt, das die unte- F i g. 3 zeigt ein Gebilde aus zwei koaxialen

ren Enden der Rohre bestimmter Länge mit den Stromzuleitungen. Die Rohre haben einen kleinen

Rohren größerer Länge verbindet. Durchmesser; bei der äußeren Stromzuleitung liegen

Beim gewählten Ausführungsbeispiel ist die Stu- ₂o sie aneinander an und sind sie auf der ganzen Länge fenzahl auf drei beschränkt, wobei die letzte Stufe miteinander verlötet; bei der inneren Stromzuleitung aus einem einzigen Rohr besteht, dessen unteres sind sie auf die Außenfläche eines Leitungsrohres 4 Ende mit der zu speisenden Anlage verbunden wer- gelötet, das einen größeren Durchmesser als die den soll. Auf diese Weise nimmt der Gesamtquer- Rohre 1 hat, um die Wärmeaustauschfläche zu verschnitt des Rohrbündels in Richtung vom oberen 25 großem. Die Rohre haben derart verschiedene Län-Teil her, der mit der wärmeren Umgebung in Beruh- gen, daß sich für die auf einem bestimmten Niveau rung ist, zum unteren Teil hin, der mit der kälteren herrschende Temperatur in Abhängigkeit vom zu lei-Umgebung in Berührung ist, ab. tenden Strom ein optimaler Querschnitt der Stromzu-

Die Stromleitung hat infolgedessen eine große leitung ergibt. Der Querschnitt der Röhre kann sehr

Wärmeaustauschfläche im oberen Teil und einen ge- ₃₀ klein (Durchmesser z. B. 2 mm) und ihre Zahl sehr

ringen Querschnitt im unteren Teil, so daß die groß sein. Die Änderung des Gesamtquerschnittes ist

Wärme, die infolge des Joule-Effektes erzeugt wird, praktisch kontinuierlich.

seitlich abgeleitet wird, ohne daß sie sich zu sehr Weiter sei bemerkt, daß dadurch, daß das Nickel längs des Leiters in Richtung zu den Bereichen nied- sich so leicht (mit Zinn) löten läßt, eine Zuleitung riger Temperatur hin ausbreitet, was sonst die Ver- ₃₅ beliebig abgeändert werden kann, um seine optimadämpfung des Heliums steigern würde. Um die Küh- len Eigenschaften zu vervollkommnen, während die lung der Innenwände der Röhre zu erleichtern, sind abgebauten Elemente für eine neue Vorrichtung bein den Rohren kleine Öffnungen angebracht, wo- nutzt werden können.

durch das kalte Gas das Rohr durchströmen kann Solche Vorrichtungen ermöglichen die Zufuhr von und sich eine gute Kühlung auch der Innenwand er- ₄₀ Strömen von 200 Ampere und mehr, ohne eine übergibt, mäßige Verdampfung des Heliums herbeizuführen.

Das Material des Stromleiters, z.B. reines Nickel, Weiter sei bemerkt, daß beim gewählten Beispiel

hat die nachstehenden Merkmale: die Abnahme des Querschnittes des Ganzen durch

Der Term (λ ρ), der in den bekannten theoreti- eine Verringerung der Rohrzahl erhalten ist, sie kann sehen Berechnungen der optimalen Umstände auf- ₄₅ jedoch auch durch jedes andere Mittel erfolgen, instritt und in dem λ die Wärmeleitfähigkeit und ρ den besondere durch die Verwendung von sich verjünelektrischen Widerstand darstellt, ist klein. genden Rohren.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

der elektrischen Widerstände im mittleren Teil zu verPatentansprüche: jungen. Demgegenüber handelt es sich bei der Erfindung um eine Anlage, die in einem Kryostat, bei dem

1. Stromzuleitungsvorrichtung für eine bei tie- die Kälteflüssigkeit ζ. Β. aus flüssigem Helium besteht, fer Temperatur arbeitende Anlage vom Typ, der 5 untergebracht ist, und mit einem starken Strom, der mindestens eine Stromzuleitung aus elektrisch gut z. B. mehrere hundert Ampere betragen kann, geleitendem und thermisch schlecht leitendem Ma- speist werden muß.

terial und mit sich änderndem Querschnitt ent- Das Einführen von Stromzuleitungen mit großem

hält, dadurch gekennzeichnet, daß Querschnitt in einen Kryostat führt infolge der Warjede Stromzuleitung aus einem Bündel von Lei- io meleitung und des Joule-Effektes Verluste von Kälte tern besteht, die parallel zueinander angeordnet (flüssigem Helium) herbei, die durch eine richtige und miteinander verbunden sind, wobei die Zahl Wahl der verschiedenen kennzeichnenden Parameter dieser Leiter in Richtung vom Teil der Vorrich- des Materials auf ein Mindestmaß beschränkt werden tung her, der mit der wärmeren Umgebung in müssen; diese Parameter sind:
Berührung ist, zum Teil hin, der mit der kälteren 15 , .. , „,., _x , . .

Umgebung in Berührung ist, abnimmt. ^er spezifische Widerstand (ρ),

2 Stromzuleitungsvorrichtung nach An- die Wärmeleitzahl (λ)

sprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiter ^er Querschnitt (S) und

aus Rohren mit konstanter Dicke und konstan- J^e fur Wärmeaustausch verfugbare Außen-

tem Querschnitt bestehen. 20 nacne (£).

3. Stromzuleitungsvorrichtung nach An- Eine derartige Wahl wird durch die nachstehenden spruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre Anforderungen bestimmt: < verschiedene Längen haben, während ihre Enden Das Metall muß einerseits eine gute elektrische 'tis an einem Joch aus leitendem Material befestigt Leitfähigkeit (kleines ρ), aber andererseits keine hohe sind und jeder Rohrlänge ein Joch aus leitendem 25 Wärmeleitfähigkeit haben (/ muß klein sein). Der Material entspricht, das die unteren Enden der Querschnitt muß einerseits so groß sein, daß die erRohre der betreffenden Länge mit Rohren größe- zeugte Joule-Wärme verhältnismäßig gering ist, aber rer Länge verbindet. er muß andererseits so klein sein, daß die Wärmelei-

4. S tromzuleitungs vorrich tung nach An- tung beschränkt ist: Die Fläche (E) muß so groß spruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Joche 30 sein, daß eine Ableitung der Joule-Wärme möglich [ wenigstens zwei Stufen begrenzen und daß die ist, so daß eine erhebliche Wärmezufuhr zu den BeRohre ein und derselben Stufe die gleiche Länge reichen mit den niedrigsten Temperaturen vermieden haben, wobei jede Stufe mehrere Rohre enthält, wird. i die parallel zueinander angeordnet und von den Bei den üblichen Vorrichtungen bestehen die erwähnten Jochen miteinander verbunden sind, 35 Stromzuleitungen aus Kupferdrähten. Im allgemeiwährend die unteren Enden einer Stufe vom glei- nen finden Drähte mit kleinem Querschnitt und so- i chen Joch wie die oberen Enden der nächsten mit geringer Wärmeleitung Verwendung. Dies bringt ! Stufe verbunden sind, und zwar derart, daß die jedoch mit sich, daß die erzeugte Joule-Wärme be- \ Enden der Rohre der einen Länge durch die En- trächtlich ist, während sie nur schwer abgeleitet wer- ^! den der Rohre der anderen Länge voneinander 40 den kann, weil die Wärmeaustauschfläche klein ist getrennt werden, wobei die Zahl der Rohre in (bei Verwendung von Bändern sogar ungenügend : Richtung von einer Stufe zur nächsten unteren ist); infolgedessen dringt eine verhältnismäßig große j Stufe abnimmt. Wärmemenge bis zum Heliumniveau vor. j

5. Stromzuleitungsvorrichtung nach einem der Um diesen Nachteil zu beheben, ist es bekannt, die (f vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich- 45 Stromzuleitungen mit Rippen zu versehen, die die

net, daß die Rohre verschiedener Länge auf der Wärmeableitung erleichtern, aber nicht zur Stromleiganzen Länge aneinander anliegen und miteinan- tung beitragen. Ein solches System beansprucht viel der verlötet sind. Raum und erschwert dem Bedienungspersonal die |

6. Stromzuleitungsvorrichtung nach einem der Sicht, während es ferner unmöglich ist, weitere Vor- ; vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich- 50 richtungen anzubringen, für die keine eigenen Öffnet, daß die Rohre mit kleinen Öffnungen verse- nungen vorgesehen sind. Weiter müssen den Ku£-

hen sind. ferdrähten zum Erhalten einer zweckmäßigen Steifig-

7. Stromzuleitungsvorrichtung nach einem der keit Stützkörper (z.B. Rohre aus nichtrostendem vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich- Stahl) zugesetzt werden, was die Wärmeverluste und net, daß die Stromzuleitungskörper und die Joche 55 den Platzbedarf erheblich steigert.

aus Nickel bestehen. Die Erfindung bezweckt, eine bezüglich der Wär

meableitung verbesserte Stromzuleitungsvorrichtung zu schaffen, bei der die erwähnten Nachteile beho-

ben sind. Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß jede

60 Stromzuleitung aus einem Bündel von Leitern besteht, die parallel zueinander angeordnet und mitein-

Die Erfindung betrifft eine Stromzuleitungsvor- ander verbunden sind, wobei die Zahl dieser Leiter richtung für eine bei tiefer Temperatur arbeitende in Richtung vom Teil der Vorrichtung her, der mit Anlage vom Typ, der mindestens eine Stromzulei- der wärmeren Umgebung in Berührung ist, zum Teil tung aus elektrisch gut leitendem und thermisch 65 hin, der mit der kälteren Umgebung in Berührung ist, schlecht leitendem Material und mit sich änderndem abnimmt.

Querschitt enthält. Für Heizzwecke ist aus der deut- Die Erfindung wird nachstehend an Hand der

sehen Patentschrift 574 636 bekannt, den Querschnitt Zeichnung näher erläutert, in der