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Kryostat mit einer in einem Behälter für ein tiefsiedendes flüssiges
Kühlmittel angeordneten Supraleitungsspule Die Erfindung betrifft einen Kryostaten
mit einer in einem 3ehälter für ein tiefsiedendes flüssiges Kühlmittel angeordneten
Supraleitungsspule und einem äußeren Vakuummantel.
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Bei bupraieitungsspulen, insbesondere bei Supraleitungsmagnetspulen
mit großem Energieinhalt, die durch Eintauchen in ein tiefsiedendes flüssiges Kühlmittel,
insbesondere flüssiges Helium, gekühlt werden, besteht das Problem, daß bei einem
Dergang Jer Spulenwicklung vom supraleitenden in den normalleitenden Zustand große
Kühlmittelmengen verdampfen, da die spule bei einem solchen Bfbergang stark erwärmt
wird. Die Verdampfung großer Kühlmittelmengen kann zu einem gefährlichen Druckanstieg
im Kühlmittelbehälter des Kryostaten führen.
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Eine Gefährdung des Kryostaten durch den Druckanstieg beim Verdampfen
des Kühlmittels kann zwar dadurch verhindert werden, a£ der Kühlmittelabdampf genügend
rasch aus dem Kühimittelbehälter aes Kryostaten nach außen abgeführt wira. Die zu
diesem Zweck benötigten Abdampfrohre sehr großen Querschnittes wirken sich jedoch
oft störend aus, wenn durch sie beispielsweise den Kryostaten umgebende magnetische
Abschirmungen unterbrochen werden oder wenn die Außenwand des Vakuummantels des
Kryostaten aus anderen Gründen, beispielsweise zur Anordnung von Meßinstrumenten
auf der Außenwand, die Spule möglichst in gleichmäßigem Abstand umgenen soll. Auch
die weitere Möglichkeit, den Gasraum im Kühlmitteioehälter oberhalb des Kühlmittelspiegels
so groß zu dimension.eten, daß er auch bei hohen Verdampfungsraten als Druckpuf'cr
wirKen kann, ist nicht befriedigend, da wegen der erforder wer Isner. /rös3e des
Graumes die Außenabmessungen des Kryostaten
und die zur Kühlung
erforderliche Kälteleistung sehr groß werden. Beide Möglichkeiten haben ferner den
schwerwiegenden Nachteil, daß bei einem Übergang der Spule vom supraleitenden in
den normalleitenden Zustand praktisch das ganze im Kühlmittelbehälter enthaltene
flüssige Kühlmittel verdampft und entweder verloren oder erst nach einer Verflüssigung
wieder verwendbar ist.
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Bei einem bekannten Kryostaten mit einer heliumgekühlten Supraleitungsmagnetspule
werden eine vollständige Verdampfung des flüssigen Heliums und ein gefährlicher
Druckanstieg im Heliumbehälter dadurch vermieden, daß der Heliumbehälter durch eine
Heliumleitung mit einem außerhalb des Kryostaten befindlichen, vom Kryostaten getrennten
Heliumtank verbunden ist und bei einem Druckanstieg im Heliumbehälter das flüssige
Helium durch den Gasdruck i.1 den Heliumtank übergehebert wird. Diese Anordnung
hat jedoch den Nachteil, daß die Heliumleitung und der Heliumtank ständig auf die
Temperatur des flüssigen Heliums von 4.2 0K gekühlt werden müssen, um eine rasche
Entleerung des Heliumbehälters des Kryostaten zu gewährleisten. Ohne eine solche
Kühlung würde das flüssige Helium beim Eintreten in die Heliumleitung verdampfen
und der Gasdruck die Entleerung des Heliumbehälters verhindern. Die Anordnung hat
daher einen höheren Bedarf an Kühlmittel, als für die Kühlung der Supraleitungsmagnetspule
erforderlich wäre.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kryostaten mit einer
in einem Behälter für ein tiefsiedendes flüssiges Kühlmittel angeordneten Supraleitungsmagnetspule
und einem äußerem Vakuummantel so auszugestalten, daß eine vollständige Verdampfung
des im Kühlmittelbehälter befindlichen Kühlmittels und ein gefährlicher Druckanstieg
im Kühlmittelbehälter vermieden werden, ohne daß die Nachteile der bekannten Anordnung
in Kauf genommen werden müssen.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist innerhalb des vom Vakuummantel umschlossenen
Raumes ein durch im Kühlmittelbehälter befindliches flüssiges Kühlmittel kühlbarer
Pufferbehälter vorgesehen, der mit wenigstens einer unterhalb der Wicklung der Supraleitungsspule
liegenden Stelle des Kühlmittelbehälters durch wenigstens
ein bei
einem vorgegebenen Überdruck im gühlmittelbehälter öffnendes Ventil verbunden und
mit wenigstens einer durch den Vakuumiantel hindurchführenden Abgasleitung versehen
ist.
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Der erfindungsgemäße Kryostat hat den Vorteil, daß der innerhalb des
Kryostaten angeordnete pufferbehälter durch das gleichzeitig zur Kühlung der Supraleitungsspule
dienende Kühlmittel gekühlt wird, eo daß keine eigene Kühlung dieses Behälters erforderlich
ist. Wenn durch plötzliche Verdaipfung von flüssigem Kühlmittel im Kühimittelbehälter
ein vorgegebener Druck erreicht wird, öffnet das Ventil, so daß das flüssige Kühlmittel
durch den Gasdruck in den Pufferbohälter hineingedrückt wird. Der Kühlmittelbehälter
wird dadurch bis tu einem unterhalb der Spulenwicklung liegenden Niveau von flüssigem
Kühlmittel entleert, so daß sich die warm werdende Spule außerhalb des flüssigen
Kühlmittels befindet. Die vom Pufferbehälter durch den Vakuummantel hindurchführende
Abgasleitung dient zum Ausgleich des Druckanstiegs im Pufferbehälter beim Einströmen
des flüssigen Kühimittels. Die Höhe des Überdrucks, bei welchem das Ventil öffnet,
kann durch entsprechende Einatellung des Ventils an die Konstruktion des Kryostaten
und an die Betriebsbedingungen der Supraleitungsspule angepaßt werden. Das Ventil
kann beispielsweise ein unmittelbar durch den Druck in Kuh11ittelbehälter betätigbares
Uberdruckventil sein oder es kann über einen Druckfühler im Kühlmittelbehälter beispielsweise
elektroxagnetisch gesteuert werden.
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Der erfindungsgesäße Kryostat bietet ferner die Möglichkeit, durch
eine Erhöhung des Gasdrucks im Kühlmittelbehälter von außen das flüssige Kühlmittel
in den Pufferbehälter überzuführen.
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Dies ist von Interesse, wenn die Supraleitungsspule, beispielsweise
bei einer Verwendung der Spule als Energiespeicher, absichtlich voi supraleitenden
in den elektrisch normalleitenden Zustand gebracht werden aoll. Durch die Erhöhung
des Gasdrucks im Kühluittelbehälter von außen kann dieser von der KUhlrlüssigket
entleert werden, bevor der uebergang der Spule vom supraleitenden in den noraalleitenden
Zustand eingeleitet wird.
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Bei einer bevorzugten Äusführungsform des Kryostaten ist der Pufferbehälter
im Kühlmittelbehälter angeordnet und umschließt
die Supraleitungsspule
wenigstens teilweise. Dadurch wird erreicht, daß zwischen dem Pufferbehälter und
der Spule nur ein spaltförmiger Raum für das Kühlmittel verbleibt, 80 daß das Volumen
des die Spule umgebenden flüssigen Kühlmittels klein gehalten wird. Der Spalt zwischen
Pufferbehälter und Supraleitungsspule soll dabei wenigstens so breit sein, daß an
der Spulenoberfläche verdampfendes Kühlmittel ohne Bildung von Gasnestern im Spalt
innerhalb des Kühlmittelbehälters nach oben steigen kann. Der Spalt sollte ferner
auch ausreichend breit sein, um nach einer Überführung des flüssigen Kühlmittels
in den Pufferbehälter eine thermische Isolation des Pufferbehältere von der warmen
Spule durch den dann im Spalt befindlichen, verhältnsmäßig schlecht wärmeleitenden
Kühlmitteldampf zu gewährleisten.
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Wegen ihrer Einfachheit und raumsparenden Konstruktion ist eine Ausführungsform
des Kryostaten besonders vorteilhaft, bei welcher der Kühlmittelbehälter wenigstens
teilweise doppelwandig ausgebildet ist und der Raum zwischen den beiden Wänden den
Pufferbehälter bildet.
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Um eine vollständige Überführung des oberhalb der Spule befindlichen
und die Spule umgebenden flüssigen Kühlmittels in den Pufferbehälter zu gewährleisten,
soll der Rauminhalt des Pufferbehälters vorzugsweise mindestens so groß sein, wie
das Volumen des unter normalen Betriebsbedingungen im Kühlmittelbehälter oberhalb
der am tiefsten liegenden Verbindungsstelle mit dem Pufferbehälter befindlichen
flüssigen Kühlmittels.
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Die Verbindung desKühlmittelbehälters mit dem Pufferbehälter kann
beim erfindungsgemäßen Kryostaten in verschiedener Weise erfolgen.
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Bei einer Ausführungsform des Kryostaten ist zur Verbindung des Pufferbehälters
mit einer unterhalb der Spulenwicklung liegenden Stelle des Kühlmittebehälters ein
von dieser Stelle in den Pufferbehälter führendes, mit einem bei vorgegebenem Überdruck
im Kühlmittelbehälter öffnenden Ventil versehenes Rohr vorgesehen.
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Die Mündung des Rohres in den Pufferbehälter liegt dabei vorteilhaft
oberhalb des maximalen im Pufferbehälter bei einer oberführung des Kühlmittels in
diesen Behälter auftretenden Kühlmittelspiegels.
Diese Anordnung
der Rohrmündung bringt den Vorteil mit sich, daß etwa im Anschluß an das flüssige
Kühlmittel in den Pufferbehälter einströmendes gasförmiges Kühlmittel durch die
im Pufferbehälter vorgesehene Abgasleitung unmittelbar aus dem Kryostaten abgeführt
werden kann, ohne daß es dabei flüssiges Kühlmittel durchströmen muß. Um das flüssige
Kühlmittel vollständig aus dem Kühlmittelbehälter in den Pufferbehälter überführen
zu können, wird die Mündung des Rohres in den Kühlmittelbehälter vorzugsweise an
oder in der Nähe der tiefsten durch das Kühlmittel erreichbaren Stelle im Kühimittelbehälter
angeordnet.
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Bei einer anderen Ausführungsform des Kryostaten kann die Verbindung
des Pufferbehälter% mit dem Kühlmittelbehälter derart erfolgen, daß wenigstens ein
bei vorgegebenem Überdruck im Kühlmittelbehälter öffnendes Ventil an einer unterhalb
der Spulenwicklung liegenden Stelle des Kühlmittelbehälters an bzw. in einer Trennwand
zwischen Kühlmittelbehälter und Pufferbehälter vorgesehen ist und den Pufferbehälter
unmittelbar mit dem Kühlmittelbehälter verbindet. Um eine vollständige Entleerung
des Kuhlmittelbehälters zu gewährleisten, wird auch dieses Ventil vorteilhaft an
oder in der Nähe der tiefsten durch das Kühlmitteil erreichbaren Stelle der Trennwand
angeordnet.
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Um die thermische Isolation des in den Pufferbehälter Ubergeführten
flüssigen Kühlmittele gegenüber der sich erwärmenden Spule weiter zu verbessern
und eine übermäßige Verdampfung des im Pufferbehälter befindlichen flüssigen Kühlmittels
zu verhindern, können die Wände des Pufferbehältere vorteilhaft wenigstens teilweise
doppelwandig ausgebildet sein,0während der Raum zwischen den Wänden evakuiert ist.
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Anhand einiger Figuren soll die Erfindung noch näher erläutert werden.
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Fig. 1 zeigt schematisch eine Ausführungsform eines Kryostaten mit
einer Supraleitungsspule mit horizontaler Achse im Querschnitt.
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Pig. 2 zeigt einen Längsschnitt durch den in Fig. 1 dargestellten
Kryostaten.
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Fig. 3 zeigt eine andere Ausführungsform eines Kryostaten mit
einer
Supraleitungaspule mit horizontaler Achse im Querschnitt.
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Fig. 4 zeigt schematisch im Schnitt eine Ausführungsform eines Kryostaten
mit einer Supraleitungsspule mit vertikaler Achse.
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Der in den Figuren 1 und 2 dargestellte Kryostat enthält eine Supraleitungsspule
1 mit horizontaler Achse. Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch den Kryostaten, Fig.
2 einen Längsschnitt durch die Ebene AB in Fig. 1. Die auf dem Spulenkörper 2 angeordnete,
aus einer Anzahl von Scheibenwicklungen 3 zusammengesetzte Wicklung der Supraleitungsspule
1 ist kühlmitteldurchlässig ausgebildet. Der die horizontal liegende Längsachse
4 der Spule 1 umgebende rohrförmige Raum 5 befindet sich auf Raumtemperatur und
ist von beiden Enden aus frei zugänglich. Die Spule 1 ist in einem, beispielsweise
aus nichtmagnetischem Stahl bestehenden Kühimittelbehälter 6 angeordnet, der bei
normalen Betriebsbedingungen mit flüssigem Helium 7 gefüllt ist. Der sühlmittelbehälter
6 ist von einem äußeren Vakuummantel 8 umgeben dessen Außenwand 9 beispielsweise
ebenfalls aus nichtmagnetischem Stahl besteht. Innerhalb des Vakuummantels 8 ist
ein beispielsweise aus Kupfer bestehender Strahlungsschild 10 angeordnet, der beispielsweise
durch in der Rohrspirale 11 fließenden flüssigen Stickstoff gekühlt wird. Der Kühlmittelbehälter
6 ist teilweise doppelwandig ausgebildet. Der Raum zwischen den beiden, beispielsweise
aus nichtmagnetischem Stahl bestehenden Wänden 12 und 13 bildet den Pufferbehälter
14. Dieser umschließt einen großen Teil des Umfanges der Spule 1, so daß zwischen
der Spule 1 und der Innenwand 13 des Pufferbehälters, die mit dem flüssigen Helium
7 in Berührung steht, nur ein spaltförmiger Raum 15 für das flüssige Helium verbleibt.
Zur Verbindung des Pufferbehälters mit dem Inneren des Kühlmittelbehälters dient
das Rohr 16, welches ein bei vorgegebenem Überdruck im Kühlmittelbehälter 6 öffnendes
Ventil 17 enthält. Die Mündung 18 des Rohres in den Kühlmittelbehäter ist etwa an
der tiefsten durch das Kühlmittel erreichbaren Stelle im Kühlmittelbehälter angeordnet.
Das Volumen des Pufferbehälters 14 ist etwas größer, als das Volumen des bei normalen
Betriebsbedingungen im Kühlmittelbehälter 6 oberhalb des Rohrmündung 18 befindlichen
flüssigen Heliums 7. Die Mündung 19 des Rohres 16 in den Pufferbehälter 14 liegt
oberhalb des maximalen Kühlmittelspiegels, der im Pufferbehälter auftritt, wenn
das gesamte
flüssige Helium 7 in den Pufferbehälter hineingedrückt
ist.
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Durch eine Abgasleitung 20, die mit einem Ventil 21 verschließbar
ist, ist der Pufferbehälter 14 mit dem Außenraum oder mit einer in Fig. 1 nicht
dargestellten Heliumrückgewinnungsanlage verbunden. Das durch den Vakuummtnte1 8
zum Boden des Kühlmittelbehälters 6 führende Rohr 22 dient zur erstmaligen Füllen
deb ühlmittelbehälters 6 mit flüssigem Helium bei Inbetriebnahme des Kryostaten.
Das ebenfalls durch den Vakuummantel 8 in den Kühlmittelbehälter 6 führende Rohr
23 dient zum Nachfüllen von ilüssigem Helium während des Betriebes. Das weitere
durch den Vakuummantel 8 in den Kühimittelbehälter 6 führende Rohr 24 dient zur
Abführung des unter normalen Betriebsbedingungen im Kühlmittelbehälter 6 entstehenden
Eeliumabiampies. Das Rohr 24 ist so dimensioniert, daß es den bei Normalbetrieb
entstehenden Heliumabdampf ohne wesentliche DruckerhUhung im Kühlmittelbehälter
6 abführen kann. Die Rohre 22 bis 24 können ebenfalls mit Ventilen versehen sein.
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Bei Inbetriebnahme des Kryostaten wird der Kühlmittelbehälter 6 durch
das Rohr 22 mit flüssigem Helium gefüllt. Um auch eine rasche Abkühlung der Außenwand
12 des Pufferbehälters 14 zu erreichen, wird dieser durch das Rohr 20 mit kaltem
gasförmigen Helium gefüllt. Der unter normalen Betriebsbedingungen der Spule 1 entstehende
Heliumabdampf kann durch das Rohr 24 abströmen.
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Wenn nun die Spule 1 vom supraleitenden in den normalleitenden Zustand
übergeht und sich dabei erwärmt, setzt eine plötzliche sehr starke Verdampfung des
flüssigen Heliums 7 ein, wobei der entstehende Beliumdampi nicht mehr durch das
nur für Normalbetrieb dimensionierte Abdampirohr 24 abgeführt werden kann. Die starke
Heliumverdampfung führt zu einem rasch ansteigenden Druck im Kühimittelbehälter
6. Wenn dieser Druck den vorgegebenen Wert erreicht, auf welchen das Ventil 17 eingestellt
ist, öffnet das Ventil 17 und das flüssige Helium wird durch den Heliumdampfdruck
aus dem Kühlmittelbehälter 6 durch die Rohrleitung 16 in den Pufferbehälter 14 gedrückt.
Der Kühlmittelbehälter 6 wird dadurch raach vom flüssigen Helium 7 entleert, 80
daß sich die Supraleitungsspule 1 nach kurzer Zeit nur noch in einer Umgebung von
gasförmigem Helium befindet. Während des Einströmens des flüssigen Heliums in den
Pufferbehälter 14 kann das im Pufferbehälter
14 befindliche gasförmige
Helium durch das Abgasrohr 20 entweichen. Bei weiterer Erwärmung der Spule 1 kann
das im Pufferbehälter 14 befindliche flüesige Helium nur langsam aber nicht schlagartig
verdampfen, weil der Pufferbehälter durch das im spaltförmigen Raum 15 befindliche
gasförmige Helium gegenüber der Supraleitungsspule 1 gut thermisch isoliert ist.
Eine Ge-°hhrdung des Kryostaten durch den bei einem Übergang der Suprateitungsepule
1 vom supraleitenden in den normalleitenden Zustand im Küalmittelbehälter 6 entstehenden
Überdruck wird somit verhindert. Das im Pufferbehälter 14 befindliche flüssige Helium
kann durch eine, in Fig. 1 und Fig. 2 nicht dargestellte, zum Boden des Pufferbehältere
14 führende Rohrleitung aus dem Kryostaten abgesaugt werden.
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Die Überführung des flüssigen Heliums 7 in den Pufferbehälter 14 kam
auch dadurch erfolgen, daß beispielsweise durch das Rohr 24 von außengasförmiges
Helium in den Kühlmittblbehälter 6 eingedrtekt und auf diese Weise im Kühlmittelbehälter
ein Überdruck erzeugt wird, der so groß ist, daß das Ventil 17 öffnet.
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Falls nach Überführung des flüssigen Heliums 7 in den Pufferbehälter
14 im Kühlaittelbehälter 6 immer noch ein Überdruck herrscht, kann das überschüssige
gasförmige Helium ebenfalls durch die Rohrleitung 16 in den Pufferbehälter 14 einströmen.
Da die Mündung 19 des Rohres 16 oberhalb des maximalen im Puiferbehälter 14 auftretenden
Kühlmittelspiegels liegt, strömt dieses gasförmige Helium in den oberhalb dieses
Kühlmittelspiegels liegenden Teil des Pufferbehälters 14 ein und kann von dort durch
das Abgasrohr 20 nach außen abströmen. An einer Seite von Fig. 2 sind im Schnitt
an~ sich nicht sichtbare, aus schlecht wärmeleitendem Material bestehende Halterungen
25 für die Spule 1 gestrichelt eingezeichnet.
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Der in Fig. 3 im Querschnitt dargestellte Kryostat mit einer Supraleitungsspule
mit horizontaler Achse ist mit Ausnahme des Pufferbehälters ebenso auigebaut, wie
der Kryostat nach den Figuren 1 und 2. Für die gleichbleibenden Teile sind daher
die gleichen Bezugaziffern verwendet wie in den Figuren 1 und 2. Der Kühlmittelbehälter
6 des Kryostaten enthält einen den Umfang der Spule 1
teilweise
umgebenden Pufferbehälter 30, der die Außenwand 31 mit dem Kühlmittelbehälter 6
gemeinsam hat. Diejenige Wand des Pufferbehältere 30, die das Innere des Pufferbehälters
vom flüssigen Helium 7 trennt, ist doppelwandig ausgebildet. Der Raum zwischen den
beiden Wänden 32 und 33 ist evakuiert. Durch diesen evakuierten Raum wird die thermische
Isolation des in den Pufferbehälter 30 übergeführten flüssigen Heliums gegen die
sich erwärmende Supraleitungsspule 1 verbessert. Der Pufferbehälter 30 ist durch
ein Ventil 34 mit dem Innenraum des Kühlmittelbehälters 6 verbunden, das sich an
der tiefsten durch das Kühlmittel erreichbaren Stelle der Trennwand zwischen dem
Innenraum des Kühlmittelbehälters 6- und dem Pufferbehälter 30 befindet. Bei einem
vorgegebenen Überdruck im Kühlmittelbehälter 6 strömt das flüssige Helium 7 durch
das sich öffnende Ventil 34 in den Pufferbehälter 30 ein. Zum Zwecke des Gasdruckausgleichs
beim Einströmen des flüssigen Heliums in den Pufferbehälter 30 sind die oberhalb
des Heliumspiegels liegenden Teile des Pufferbehälters durch ein Druckausgleichrohr
35 verbunden.
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Das Ventil 34 kann beispielsweise über einen in der Figur nicht dargestellten
Druckfhler im Kühlmittelbehälter 6 elektromagnetisch gesteuert werden. Die Betätigung
-des Ventils kann beispielsweise mit Hilfe einer kleinen, an der tiefsten Stelle
des Kühlmittelbehälters 6 angeordneten Supraleitungsmagnetspule erfolgen, die bei
Überschreiten eines vorgegebenen Druckes mit Strom versorgt wird und das Ventil
34 öffnet. Wenn das flüssige Helium 7 aus dem Kühlmittelbehälter 6 in den Pufferbehälter
30 hineingedrückt ist, wird diese kleine Supraleitungsmagnetspule nicht mehr durch
flüssiges Helium gekühlt und geht daher in den Bormalleitenden Zustand über. Dabei
sinkt das von der Spule erzeugte Magnetfeld so stark ab, daß das Ventil 34 schließt,
Das Ventil 34 und die zur Betätigung dienende kleine Supraleitungsmagnetspule wird
zweckmäßigerweise entweder gegen das durch die Supraleitnngsspule 1 erzeugte Magnetfeld
abgeschirmt oder so angeordnet, daß die Ventilfunktion durch das von der Spule 1
erzeugt Magnetfeld niet gestört wird. Das Ventil 34 kann aber Wch ein unmittelbar
durch den Druck im Kühlmittelbehälter 6 betätigbares mechanisches Uberdrackventil
sein.-
Fig. 4 zeigt im Schnitt eine Ausführungsform eines Kryostaten
mit einer Supraleitungsspule 40 mit vertikaler Achse. Der die vertikale Achse 41
der Spule 40 umgebende rohrförmige Raum, 42 befindet sich auf Raumtemperatur und
ist von beiden Enden aus frei zugänglich. Die Spule 40 ist in einem Kühlmittelbehälter
43 angeordnet, der bei normalen Betriebsbedingungen mit flüssigem Helium 44 gefüllt
ist. Der Kühimittelbehälter 43 ist von einem äußeren Vakuunantel 45 umgeben, innerhalb
dessen ein bei spielsweise durch flüssigen Stickstoff gekühltes, den Kühlmittelbehälter
43 umgebendes Strahlungsschila 46 angeordnet ist. Im Kühlmittelbehälter 43 ist ein
Pufferbehälter 47 angeordnet, der den äußeren Umfang der Supraleitungsspule 40 derart
umgibt, daß zwischen der Spule und der Innenwand 48 des Pufferbehälters ein spaltförmiger
Raum 49 für das flüssige Helium verbleibt. Der Pufferbehälter ist durch ein bis
zum Boden des Kühlmittelbehälters 43 reichendes, ein Überdruckventil 50 enthaltendes
Rohr 51 verbunden. Ein mit einem Ventil 52 versehenes Abgasrohr 53 verbindet den
Innenraum des Pufferbehälter 47 beispielsweise mit einer in der Figur nicht dargestellten
Heliumrückgetinnungsanlage. Das Rohr 54 dient zum Nachfüllen des flüssigen Heliums
in den Kühlmittelbehälter 43 während des Betriebs des Kryostaten, das Rohr 55 zur
Abführung des bei normalen Betriebsbedingungen im Kühlzaittelbehälter 43 entstehenden
Heliumabdampfes.
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Wenn der Druck im Kühlmittelbehälter 43 einen vorgegebenen Wert erreicht,
auf welchen das Ventil 50 eingestellt ist, öffnet das Ventil 50 und das flüssige
Helium 44 strömt in den Pufferbehälter 47 ein. Um den ersten Druckstoß aufzufangen,
ist der Kühlmittelbehälter 43 ebenso wie der Kühlmittelbehälter 6 bei den Kryostaten
nach Fig. 1 bis 3 bei Normalbetrieb nicht vollständig mit Helium gefüllt, sondern
nur so weit, daß über dem Heliumspiegel noch ein ireier Gasraum verbleibt. Die Halteelemente
56 und 57 aus vorzugsweise schlecht wärmeleitendem Material dienen zur Aufhängung
bzv Abstützung des Kühlmittelbehälters 43 und der in diesem befindlichen Supraleitungsspule
40 innerhalb des Vakuummantels 45 des Kryostaten.
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Über die in den Figuren dargestellten Beispiele hinaus kann der Kryostat
gemäß der Erfindung weiter abgewandelt und insbesondere an spezielle Formen der
zu kühlendefl SupraleituhgsspuleS angepaßt
sein. Beispielsweise
kann der Kryostat zur Kühlung einer toroidförmigen Spule ringförmig ausgebildet
sein. Insbesondere bei großen Kryostaten kann der Pufferbehälter über mehrere Ventile
mit mehreren Stellen des KUhlmittelbehälters verbunden sein, um eine rasche Überführung
des flüssigen Kühlmitteis aus dem Kühlmittelbehälter in den Pufferbehälter zu sichern.
Bei solchen großen Kryostaten wird der Puiferbehilter zweckmäßigerweise auch mit
mehreren durch den Vakuunasntel hindurchführenden Abgasleitungen versehen. Ferner
besteht die Maglichkeit, den Pufferbehälter in mehrere Teile tu unterteilen.
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10 Patentansprüche 4 Figuren