DE2334251A1 - Kraftabstuetzungsvorrichtung fuer mindestens zwei magnetspulen in jeweils einen kuehlmittelbehaelter - Google Patents

Kraftabstuetzungsvorrichtung fuer mindestens zwei magnetspulen in jeweils einen kuehlmittelbehaelter

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Description

Kraftabstutzungsvorrichtung für mindestens zwei Magnetspulen in jeweils einem Kühlmittelbehälter
Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraftabstützungsvorrichtung für mindestens zwei Magnetspulen, zwischen denen Kräfte auftreten und die jeweils in einem Kühlmittelbehälter angeordnet sind, der von einem Vakuumgehäuse umschlossen ist, das sich auf Normaltemperatur befindet.
Zur Erzeugung großvolumiger Magnetfelder eignen sich vorzugsweise Magnetspulen mit tiefgekühlten Leitern, insbesondere mit Supraleitern. Solche supraleitenden Magnetspulen werden beispielsweise für Fusionsreaktoren benötigt, deren starke Magnetfelder dazu dienen, ein heißes Plasma mittels magnetischer Kräfte zusammenzuhalten und damit einen FusionsVorgang in dem Plasma zu ermöglichen. Bei einem bekannten Magnetsystem für einen Fusionsreaktor sind beispielsweise vierzig Einzelmagneten zu einem Torus angeordnet. Eine solche Anordnung zur Einschließlung bzw. thermischen Isolierung von heißen Gasen ist in der Plasmaphysik als Stellarator bekannt. Im störungsfreien Betrieb treten zwischen den Einzelmagneten eines solchen Stellarators theoretisch keine Kräfte in Längsrichtung des Magnetsystems, d.h. parallel zur Torusseele auf. Beim Ausfall bzw. bei einem Quench eines oder mehrerer Einzelmagneten oder bei einer ungleichmäßigen Anordnung der Einzelmagneten, d.h. beispielsweise bei einer Verschiebung eines Einzelmagneten aus seiner Sollage, kommt es jedoch zu hohen magnetischen Kräften in dieser Richtung aufgrund der dann asymmetrischen Feldverteilung zwischen den Einzelmagneten. Das übrige vom Strom durchflossene Magnetsystem wird dann mit einer starken axialgerichteten Kraft, d.h. parallel zur Torusseele zusammengedrückt. Bei einer linearen Feldkonfiguration
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sind die wechselseitigen Kraftverhältnisse zwischen den Einzelmagneten entsprechend. Eine solche Anordnung enthält gleichsinnig erregte Magnetspulen, die sich gegenseitig sehr stark anziehen. Die Kraft wirkt unmittelbar auf die an den Enden der Anordnung liegenden Spulen, setzt sich aber bei einer gegenseitigen Abstützung der Spulen über die ganze Länge der Anordnung fort.
Solche Kräfte müssen mittels besonderer Kraftabstutzungsvorrichtungen aufgefangen werden, um eine gegenseitige Verschiebung der Einzelmagneten zu verhindern, solange die Einzelmagneten nicht entregt worden sind.
Bei tiefgekühlten, insbesondere supraleitenden Einzelmagneten müssen die Wicklungen mit einem Kühlmittel, beispielsweise flüssigem Helium, in direktem Kontakt stehen. Sie müssen daher von einem oder mehreren Kühlmittelbehältern umschlossen sein, in denen das Kühlmittel zirkulieren kann. Diese Kühlmittelbehälter werden darüber hinaus im allgemeinen aus Wärmeeinleitungsgründen noch von Vakuumräumen umschlossen.
Als Kraftabstutzungsvorrichtungen zwischen zwei oder mehreren solcher erregten Einzelmagneten werden zwei Typen von Druckstützen verwendet. Bei der sogenannten "kalten" Abstützung sind die Einzelmagneten jeweils in eigenen Kühlmittelbehältern oder auch in einem gemeinsamen Kühlmittelbehälter angeordnet. Sie werden aber von einem einzigen zusammenhängenden Vakuumgehäuse umschlossen. Die Körper dieser Magnetspulen sind innerhalb dieses Vakuumgehäuses untereinander direkt mechanisch verbunden. Solche Verbindungen können auch während des AbkühlungsVorganges ihre Formschlüesiglceit beibehalten. Darüber hinaus bleibt ehe Wärmeeinleitung von außen für derartige Abstützungen sehr gering. Jedoch zeichnet sich dieses System durch eine geringe PlexiblLität aus.
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Für die Montage oder Demontage oder eine Reparatur von Einzelmagneten müssen beispielsweise alle Einzelmagneten erwärmt werden. Darüber hinaus ist es bei der Anordnung der Einzelmagneten in einem gemeinsamen Kühbiittelbehälter nicht ohne weiteres möglich, die Torusanordnung durch Einfügen oder Ausbauen von Einzelmagneten im Durchmesser zu ändern oder.in eine lineare Anordnung umzubauen.
Die Forderung nach einer einfacheren und leichten Montierbarkeit der einzelnen Magnetspulen einer Magnetanordnung, wie beispielsweise für einen Stellarator, und insbesondere die Forderung nach einer Abändernngsmöglichkeit der Feldgeometrie führen dazu, das Magnetsystem in einzelne selbständige Magneteinheiten, wie es beispielsweise im Falle wassergekühlter Spulen üblich ist, mit jeweils einem eigenen Vakuumgehäuse aufzuteilen. Dies hat unter anderem zur Folge, daß bei einer Kombination mehrerer solcher Einheiten die magnetischen Kräfte über die äußeren warmen Vakuumgehäusewände übertragen werden müssen. Als Kraftabstützungsvorrichtungen werden hierfür die sogenannten "warmen" Abstützungen verwendet. Sie sind jeweils zwischen dem äußeren warmen Vakuumgehäuse und dem inneren, den Spulenkörper umschließenden Kühlmittelbehälter angeordnet. Beim Abkühlen des Kühlmittelbehälters auf die Temperatur eines kryogenen Mediums stellen sie jedoch keine formschlüssige Verbindung zwischen dem Kühlmittelbehälter und dem jeweiligen Vakuumgehäuse mehr dar, da eine Schrumpfung des Kühlmittelbehälters und im allgemeinen auch der Abstützungen auftritt, während das warme Vakuumgehäuse seine Abmessungen beibehält. Mit solchen "warmen" Abstützungen sind darüber hinaus im allgemeinen auch große Wärmeleitungsverluste verbunden, insbesondere wenn sie zur Aufnahme von großen Kräften vorgesehen sind.
Aufgabe der Erfindung ist es nun, eine Kraftabstützungsvorrichtung zu schaffen, die die Vorteile von "kalter"und
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"warmer" Stütze aufweist, insbesondere deren Verbindung zwischen dem Kühlmittelbehälter und dem Vakuumgehäuse formschlüssig ist, die einen leichten Auf- oder Umbau einer Magnetspulenanordnung gewährleistet und nur eine geringe Wärmeübertragung zuläßt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Kraftschluß zwischen dem Kühlmittelbehälter der ersten Magnetspule und dem Kühlmittelbehälter ihrer benachbarten Magnetspule in wenigstens annähernd paralleler Richtung zu den Kräften mittels mindestens eines beweglich ausgebildeten Stützelementes und mindestens eines beweglich ausgebildeten Stützkörpers über das Vakuumgehäuse herstellbar ist.
Die Vorteile dieser Ausbildung einer Kraftabstützungsvorrichtung nach der Erfindung bestehen vorzugsweise darin, daß Schrumpfungsunterschiede aufgrund einer Abkühlung der einzelnen Magnetspulen und ihrer Abstützungsvorrichtungen ausgeglichen werden können. Bei geringer Wärmeaufnahme kann die Abstützungsvorrichtung hohe Kräfte übernehmen. In einem sogenannten "Stand-by"-Zustand, in dem die Magnetspulen zwar tiefgekühlt, aber nicht erregt sind, ist die Wärmeübertragung über die Kraftabstützungsvorrichtung besonders gering.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung und deren in den Unteransprüchen gekennzeichneten Weiterbildungen wird auf die Zeichnung Bezug genommen. Es zeigen schematisch
Pig. 1 eine mechanisch einstellbare Kraftabstützungsvorrichtung nach der Erfindung und
Pig. 2 eine hydraulisch einstellbare Kraftabstützungsvorrichtung nach der Erfindung.
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In Fig. 1 ist ein Querschnitt durch einen in einem äußeren Vakuumgehäuse 2 angeordneten Einzelmagneten 1, der sich beispielsweise in einer Stellarator-Anordnung befindet, teilweise dargestellt. Der Spulenkörper, der in der Figur nicht ausgeführt ist, befindet sich in einem vakuumdichten Kühlmittelbehälter 3 für ein kryogenes Medium, beispielsweise Helium, der von dem Vakuumgehäuse 2 umschlossen ist. Am mittleren Teil 4 des Außenumfangs des Kühlmittelbehälters 3 sind zwei stempelartige Stützkörper 5 und 6 einer Kraftabstützungsvorrichtung nach der Erfindung befestigt. Sie lassen sich parallel zur Richtung der magnetischen Kräfte zwischen dem Einzelmagneten 1 und zwei ihm benachbarten, in der Figur nicht dargestellten Einzelmagneten mittels einer Einstellvorrichtung bewegen. Sie können sich jeweils am Fuße 7 bzw. 8 eines Federbalges 9 bzw. 10 abstützen, der jeweils an der Außenwand 13 bzw. 14 des Vakuumgehäuses 2 befestigt und vakuumdicht ausgebildet ist. Im Innern der Federbälge 9 und 10 ist am Fuße 7 bzw. 8 jeweils ein stempelartiges Stützelement 11 bzw. 12 befestigt, das die Verlängerung der Stützkörper 5 und 6 senkrecht zu den Außenwänden 13 und 14 des Vakuumgehäuses 2 und parallel zur Kraftrichtung darstellt. Durch entsprechende Bohrungen in den VakuUmgehäusewänden 13 und 14 können die Stützelemente 11 und 12 aus dem Vakuumgehäuse heraustreten, wenn die Stutzkörper 5 und 6 nach Überwindung eines Vakuumspaltes 15 bzw. 16 auf die Füße 7 und 8 drücken, so daß die Federbälge 9 und 10 in Druckrichtung zusammengestaucht werden. Das den Füßen 7 bzw. 8 gegenüberliegende Ende 17 bzw. 18 des Stützelementes 11 bzw. 12 kannfsich dann formschlüssig in eine entsprechende Aussparung in einem Distanzkeil 19 bzw. 20 einpassen. Diese Distanzkeile 19 und 20 sind jeweils zwischen ringförmigen Distanzscheiben 21 bzw. 22 befestigt, die jeweils zwischen dem Vakuumgehäuse 2 und dem Vakuumgehäuse eines benachbarten Einzelmagneten vakuumdicht angeordnet sind. Zur Abdichtung der Distanzscheiben 21 und 22 dienen beispielsweise 0-Ringe, von denen in der Figur nur die der Distanzscheibe 21 zuge-
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ordneten O-Ringe 23 und 24 dargestellt sind. Die Stützelemente 11 und 12 sind somit in einem Vakuumraum eingebettet, der von der Distanzscheibe 21 bzw. 22 sowie dem Pederbalg 9 bzw. 10 umschlossen wird.
Das Vakuumgehäuse 2 befindet sich auf Raumtemperatur, der Kühlmitte!behälter 3 auf Tieftemperatur, beispielsweise auf Heliumtemperatur. Um eine Wärmeeinleitung von außen möglichst gering zu halten, ist der Kühlmittelbehälter 3 von einem Vakuum in dem Vakuumgehäuse 2 umschlossen. Zwischen dem Kühlmittelbehälter 3 und dem Vakuumgehäuse 2 ist zusätzlich ein Strahlungsschild 25 angebracht, der beispielsweise mit Stickstoff gekühlt werden kann.
Im nicht erregten Zustand einer Magnetanordnung, die aus mehreren Einzelmagneten gebildet wird, wirken auf die Magnetspule 1 keine Kräfte, und die beiden Stützkörper 5 und 6 sind dann vorteilhaft zurückgezogen, d.h.' sie sind außer Kraftschluß mit den Stützelementen 11 und 12 gebracht. In diesem sogenannten "Stand-by"-Zustand ist eine direkte Wärmeeinleitung über die Federbälge 9 bzw. 10, die zweckmäßig mit dem Strahlungsschild 25 wärmeleitend verbunden sind, in den Kühlmittelbehälter 3 aufgrund der Ausbildung der Vakuumspalte 15 und 16 unterbrochen. Erst wenn das gesamte Magnetsystem, d.h. auch die Magnetspule 1, erregt werden soll, werden die Stützkörper 5 und 6 auseinanderbewegt, bis sie sich jeweils am Fuße 7 und 8 der Federbälge und 10 abstützen und diese dann derart stauchen, daß die Stützelemente 11 und 12 in die Aussparungen der Distanzkeile 19 und 20 einrasten, so daß dann ein Kraftschluß mit den zur Magnetspule 1 benachbarten Einzelmagneten besteht.
Eine in der Figur nicht näher dargestellte Einstellvorrichtung für die beiden Stützkörper 5 und 6 kann beispielsweise eine Antriebswelle enthalten, die von außen vakuum-
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dicht durch das Vakuumgehäuse 2 geführt ist. Über ein mit ihr verbundenes Differentialgetriebe können dann zwei Einstellschnecken 26 und 27 betätigt werden, die in eine an den Stützkörpern 5 und 6 angebrachte Zahnung greifen und deren Bewegung in Richtung auf die seitlichen Gehäusewände 13 und 14 bewirken. Nach einer Positionierung des Kühlmittelbehälters 3 mit der Magnetspule 1 in seinem Inneren kann mittels des Differentialgetriebes erreicht werden, daß sich die Stützkörper 5 und 6 zunächst an die Federbälge 9 und 10 mit den Stützelementen 11 und 12 anlegen und dann diese synchron und gleichmäßig zusammenpressen. Die Schneckengetriebe verhindern dabei eine rückwärtige Verstellung der Antriebswelle.
Ein besonderer Vorteil der Kraftabstützungsvorrichtung nach der Erfindung besteht darin, daß sich die Stützelemente 11 und 12 und die ihnen zugeordneten Distanzkeile 19 und 20 nach der Einstellung eines Kraftschlusses zwischenjden benachbarten Magneteinheiten auf tiefe Temperaturen abkühlen, im günstigsten Falle bis auf die Temperatur der Stützkörper 5 und 6. Bei Kraftschluß treten somit an den Stützkörpern 5 und 6 im wesentlichen nur noch Wärmeeinleitungsverluste über die vorteilhaft dünnwandig ausgebildeten Federbälgen 9 und 10 auf. Da deren Querschnittsfläche im Vergleich zur Querschnittsfläche der.Stützelemente 11 und 12 sehr klein sein kann und zudem durch die wellenförmige Ausbildung der Wände der Federbälge eine verhältnismäßig große Wärmeleitungsstrecke entsteht, lassen sich diese Wärmeeinleitungsverluste klein halten.
Die Federbälge 9 und 10 bestehen vorteilhaft aus einem dünnwandigen Metall, beispielsweise Stahlblech. Die Wärmeleitfähigkeit der Stützelemente 11 und 12 spielt bei der Kraftabstützungsvorrichtung nach der Erfindung eine verhältnismäßig geringe Rolle. Im Hinblick auf eine mögliche Verschlechterung des Vakuums in den sie umshließenden Vakuumräumen, die in der
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Figur angedeutet und mit 28 und 29 bezeichnet sind, ist es jedoch von Vorteil, für diese Stützelemente 11 und 12 Materialien hoher Druckfestigkeit und geringer Wärmeleitfähigkeit, beispielsweise Kunststoffe, die metallisch oder mit Glasfasern verstärkt sein können, zu verwenden.
Die ortsfeste Halterung der Distanzkeile 19 und 20 ist in der Figur nicht dargestellt. Sie kann beispielsweise über ein Rohr erfolgen, das über eine Schiebedichtung in den Distanzscheiben 21 bzw. 22 nach außen geführt ist.
Die in Fig. 2 dargestellte weitere Kraftabstützungsvorrichtung nach der Erfindung ist zwischen einem Kühlmittelbehälter 31 und einem äußeren Vakuumgefäß 32 angeordnet, das aus Wärmeeinleitungsgründen ein Vakuum um den Kühlmittelbehälter 31 gewährleistet. Von dem Kühlmittelbehälter 31 und dem Vakuumgehäuse 32 sind in der Figur nur die einander gegenüberliegenden Wände teilweise dargestellt. Zur Positionierung eines solchen Kühlmittelbehälters 31 in ein Vakuumgehäuse 32 sind mindestens zwei Kraftabstützungsvorrichtungen notwendig. An der glatten Wand des Kühlmittelbehälters 31 greift ein entlang dieser Wand gleitbar angeordneter stempelartiger Stützkörper 33 an. Ein den Kühlmittelbehälter 31 in einem vorgegebenen Abstand umschließender Strahlungsschild ist über eine Druckfläche mittels einer Schraube 36 mit dem Stützkörper 33 starr verbunden. Die Druckfläche 35 besteht vorteilhaft aus einem gut wärmeleitenden und hochfesten Material. Sie stellt somit einen Teil des Strahlungsschildes 34 dar. Der Strahlungsschild 34 umschließt somit den oberen Teil des Stützkörpers 33 vollständig, und seine Teile, welche den Stützkörper 33 seitlich umgeben, sind vorteilhaft als Federbalg 37 ausgebildet. Der Strahlungsschild 34 wird beispielsweise von flüssigem Stickstoff gekühlt, der durch eine an ihm wärmeleitend befestigte Rohrschlage 38 strömt. Gegenüber der Druckfläche 35 auf dem Stützkörper
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33 ist ein etwas größeres Stützelement 39 in einem Abstand 40 angeordnet. Der mit einer etwas vergrößerten Grundfläche versehene Fuß 41 dieses Stützelementes 39 ist mit dem Boden 42 eines zylindrischen Kolbens 43 mittels eines hohlzylindrischen, innen am Kolben 43 anliegenden Zwischenstücks 45 und eines in einer Nut des Kolbens angebrachten Sicherungsringes 46 fest verbunden. Der Kolben ragt aus einem ihn konzentrisch umschließenden Druckzylinder 44 heraus. Im Ringspalt zwischen dem Kolben 43 und dessen Druckzylinder 44 ist eine Hoch^druckdichtung 47 angeordnet. Das äußere, den Druckzylinder 44 radial nach außen überragende Ende des Kolbens 43 ist über einen vakuumdichten Pederbalg 48, der beispielsweise aus Metall besteht, mit dem Vakuumgefäß 32 verbunden.
In einen schmalen Raum 49 zwischen dem Boden 42 des Kolbens 43 und dem Druckzylinder 44 kann eine Hochdruckflüssigkeit über eine Ahschlußleitung 50 eingepumpt werden. Aufgrund einer solchen Einleitung der Hochdruckflüssigkeit dehnt sich der Raum 49 in Richtung auf den Kühlmittelbehälter 31 aus. Dabei wird das Stützelement 39 mit einer gleitfähigen Hülse 51, die beispielsweise aus Metall besteht und an seiner Oberfläche befestigt ist, auf die Druckfläche 35 des Stützkörpers 33 gepreßt, der dann kraftschlüssig mit dem Kühlmittelbehälter 31 verbunden wird. Die Hülse 51 ermöglicht eine leichte gegenseitige Verschiebung des Stützkörpers 33 und des Stützelementes 39 senkrecht zur Kraftrichtung. Schrumpfungsunterschiede lassen sich somit ausgleichen.
Ein in der Anschlußleitung 50 angebrachtes Rückschlagventil, das in der Figur nicht dargestellt ist, kann zur Aufrechterhaltung des Anpreßdruckes sorgen. Wird der Kolben 43 von dem hydraulischen Druck jedoch entlastet, so bewegt er sich mittels des Federbalgs 48 rückläufig und gibt den Raum 40
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zwischen der Druckfläche 35 und der Hülse 51 des Stützelementes 39 wieder frei. Zugleich erfolgt mittels des Federbalgs 37 bzw. aufgrund der sich rückbildenden Verformung des Strahlungsschildes 34 eine Rückstellung des Stützkörpers 33 derart, daß zwischen ihm und dem Kühlmittelbehälter 31 sich ein schmaler Spalt 52 ausbildet. Die wärmeleitende Verbindung zwischen dem Stützkörper 33 und dem Kühlmittelbehälter 31 ist dann unterbrochen.
In dieser Stellung kann vorteilhaft die nicht erregte, im Kühlmittelbehälter 31 angeordnete und nicht dargestellte Magnetspule auf ihre kryogene Temperatur beispielsweise mit Helium abgekühlt werden und bei geringen WärmeVerlusten in einem solchen "Stand-by"-Zustand gehalten werden. Erst wenn die Magnetspule erregt werden soll und Kräfte zu benachbarten Magnetepulen oder magnetisierbaren Teilen zu erwarten sind, wird der Raum 49 mit Druck beaufschlagt und eine direkte kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Kühlmittelbehälter 31 auf Tieftemperatur und dem Vakuumgehäuse 32 auf Normaltemperatur erzeugt. Der Stützkörper 33 und das Stützelement 39 werden vorteilhaft zwischen dem Kühlmittelbehälter 31 und dem ihn umschließenden Vakuumgefäß 32 so angeordnet, daß sie in Richtung der auf die- erregte Magnetspule ausgeübten Kraft liegen.
Zur Reduzierung der Wärmeeinleitungsverluste werden vorteilhaft für das Stützelement 39 wie auch für den Stützkörper 33 hoch belastbare, schlecht wärmeleitende Kunststoffmaterialien verwendet.
Um die Viskosität der Druckflüssigkeit in dem Raum 49 aufgrund der Abkühlung des Stützelementes 39 bei direktem Kontakt mit dem gekühlten Strahlungsschild 34 nicht zu beeinträchtigen, kann zusätzlich im Druckzylinder 44 eine regelbare Heizung 53 vorgesehen sein.
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Ferner dient der vakuumdichte Federbalg 48 als Leckageschutz. Eventuell an der Hochdruckdichtung 47 zwischen dem Kolben und der Zylinderwand entweichendes Öl gelangt dann nur in den nicht evakuierten Innenraum des Federbalges 48.
Ferner kann es zweckmäßig sein, die auftretende Gegenkraft an der Außenfläche 60 des Druckzylinders 44 abzustützen. Diese Abstützungsweise läßt sich leicht vornehmen, wenn eine weitere Kraftabstützungsvorrichtung spiegelsymmetrisch zu der in der Figur dargestellten seitlich von der Außenfläche 60 angeordnet wird. 3ind die dann gegenüberliegenden Druckzylinder in Gegenkraftrichtung etwas beweglich ausgebildet, so können sich ihre Außenflächen aufeinander zubewegen und kraftschlüssig miteinander verbunden werden. Der Druckzylinder 44 ist deshalb zweckmäßig an mehreren Stellen mit dem Vakuumgehäuse 32 über Schrauben und Federn verbunden. In der Figur ist nur eine einzige dieser Befestigungsvorrichtungen dargestellt. Sie enthält eine Schraube 61, die durch eine Bohrung im Druckzylinder 44 durchgeführt und in das Vakuumgehäuse 32 eingeschraubt ist. Zwischen ihrem Kopf und der Überseite des Druckzylinders 44 ist eine Tellerfeder 63 eingespannt, die bei belasteter Hydraulik eine Verscüßbung des Druckzylinders 44 nach außen von der Wand des Vakuumgehäuses 32 weg ermöglicht, bis es zu einem Kraftschluß mit dem in der Figur nicht dargestellten benachbarten Magneten kommt. Die an der Außenfläche 60 dann angrenzende Fläche kann beispielsweise die Außenfläche des entsprechenden Druckzylinders der Kraftabstützungsvorrichtung des benachbarten Magneten sein.
Das Vakuumgefäß 32 wird aufgrund dieser Tellerfedern 63 durch die Abstützungskräfte kaum belastet, und seine Wände können dünn ausgebildet sein.
Beim Abkühlen der mit der Kraftabstützungsvorrichtung verbundenen Magnetspule können verschieden starke Schrumpfungen
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von einzelnen Teilen auftreten. 3o behält zwar das Vakuumgehäuse seine Größe bei, da es auf Normaltemperatur liegt. Hingegen können der Stützkörper 33, der mit dem Strahlungsschild 34 verbunden ist, und der Kühlmittelbehälter 31 durch Schrumpfungen senkrecht zur Kraftrichtung leicht verschoben werden. Durch die vorteilhafte Ausbildung der Spalte 40 und 52 läßt sich eine Verbiegung der einzelnen Teile der Vorrichtung aufgrund unterschiedlicher Schrumpfungen während einer Abkühlung der Magnetspule vermeiden.
Figur 1 und 2 entsprechende Kraftabstutzungsvorrichtungen nach der Erfindung können beispielsweise zur Distanzierung von jeweils in eigenen Vakuumgehäusen angeordneten Einzelmagneten in Stellaratoranordnungen oder in Tokamak-Anlagen dienen. Neben der toroidalen Geometrie sind im Rahmen der Plasmaphysik auch lineare Anordnungen solcher Einzelmagneten üblich, für die eine Anwendung supraleitender Magnetspulen vorteilhaft ist. Die zwischen den Magnetspulen in diesem Falle wirkenden Kräfte können außerordentlich hoch sein. Die Kraftabstützungsvorrichtungen nach der Erfindung können hierbei vorteilhaft verwendet werden. Darüber hinaus lassen sie sich überall dort einsetzen, wo große Kräfte zwischen auf verschiedenen Temperaturniveaus liegenden Teilen auftreten, ein Wärmeaustausch zwischen diesen Temperaturniveaus aber möglichst klein bleiben soll.
14 Patentansprüche
2 Figuren
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Claims (1)

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    Patentansprüche
    Kraf tabstützungsvorrichtung fur mindestens zwei Magnetspulen, zwischen denen Kräfte auftreten und die jeweils in einem Kühlmittelbehälter angeordnet sind, der von einem Vakuumgehäuse umschlossen ist, das sich auf Normaltemperatur befindet, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kraftschluß zwischen dem Kühlmittelbehälter (3 bzw. 31) der ersten Magnetspule und dem Kühlmittelbehälter ihrer benachbarten Magnetspule in wenigstens annähernd paralleler Richtung zu den Kräften mittels mindestens eines beweglich ausgebildeten Stützelementes (11, 12 bzw. 39) und mindestens eines beweglich ausgebildeten Stützkörpers (5, 6 bzw. 33) über das Vakuumgehäuse (2 bzw. 32) herstellbar ist.
    2. Kraftabstützungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil einer Wand des Vakuumgehäuses (2) beweglich ausgestaltet ist.
    3. Kraftabstützungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der beweglich ausgestaltete Teil mindestens einen Federbalg (9 bzw. 10) enthält.
    4. Kraftabstützungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis
    3, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Kühlmittelbehälter (3 bzw. 31) eine supraleitende Magnetspule angeordnet ist.
    5. Kraftabstutzungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis
    4, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Stützkörper (5 und 6) in Kraftrichtung gegeneinander beweglich ausgebildet sind und ihnen jeweils ein Stützelement (11 bzw. 12) zugeordnet ist.
    6. Kraftabstützungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck der Stützkörper (5 und 6) auf die Stützelemente (11 und 12) gleichmäßig einstellbar ist.
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    7. Kraftabstützungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützelemente (11 und 1.2) in einem Vakuumraum £8 bzw. 29) jeweils gemeinsam mit einem Distanzkeil (19 bzw. 20) angeordnet sind, der sich zwischen dem Vakuumgehäuse (2) und.dem Vakuumgehäuse der benachbarten Magnetspule befindet, und daß die Stützelemente (11 und 12) so gestaltet sind, daß sie jeweils in den ihnen zugeordneten Distanzkeil (19 bzw. 20) formschlüssig einpassen.
    8. Kraftabstützungsvorrichtung nach den Ansprüchen 3, 5 und
    7, dadurch gekennzeichnet, daß.die Stützelemente (11 und 12) jeweils an einem Fuß (7 bzw. 8) des sie zumindest teilweise umschließenden Federbalgs (9 bzw. 10) befestigt sind, der an seinem anderen Ende mit dem Vakuumgehäuse (2) verbunden ist, und daß die Federbälge (9 und 10) den Vakuumraum (28 bzw. 29) zumindest teilweise umhüllen.
    9. Kraftabstützungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Stützkörper (33) und ein ihm zugeordnetes Stützelement (39) in Kraftrichtung beweglich ausgebildet sind.
    10. Kraftabstützungsvorrichtung nach Anspruch 9> dadurch gekennzeichnet, daß der Stützkörper (33) gegenüber dem Stützelement (39) und/oder dem Kühlmittelbehälter (31) senkrecht zur Kraftrichtung verschiebbar ausgebildet ist.
    11. Kraftabstützungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftschluß' hydraulisch oder mechanisch herstellbar ist.
    12. Kraftabstützungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1
    bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftschluß mechanisch aufhebbar ist.
    - 15 409883/ 1 182
    VPA 73/7580
    - 15 -
    .13. Krafta"bstützungsvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß mittels Federn oder Federbälgen (37 und 48) der Kraftsehluß aufgehoben werden kann.
    14. Kraftabstützungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützkörper (5, 6, 33) und/oder die Stützelemente (11, 12, 39) aus einem Material hoher Druckfestigkeit und geringer Wärmeleitfähigkeit bestehen.
    409883/1182
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