DE4129547C2 - Cryostat - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Cryostaten (Kälteregler) nach dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1 zum Kühlen eines supraleitenden Magneten, wie er beispielsweise in einer Vorrichtung zum Darstellen einer magnetischen Kernresonanz verwendet wird.

Fig. 1 zeigt einen solchen Cryostaten nach dem Stand der Technik, wie er beispielsweise in der EP 0260036 A1, veröffentlicht am 16. März 1988, offenbart ist. Der bekannte Cryostat besteht aus einem Behälter 1 für eine cryogene Mischung (im folgenden Cryogen-Behälter genannt), der ein zu kühlendes Objekt beherbergt, wie z. B. Spulen eines nicht dargestellten supraleitenden Magneten und der darüber hinaus ein flüssiges Cryogen enthält, wie z. B. verflüssigtes Helium, das auf einer Temperatur von 4,2 K gehalten wird, wobei das zu kühlende Objekt in das flüssige Cryogen eingetaucht ist.

Die bekannte Vorrichtung umfaßt ferner eine Kühleinheit 2 zum Kühlen eines ersten Wärmeschutzes 4, der aus Wänden besteht, die den Cryogenbehälter 1 umgeben, und einen zweiten von der Kühleinheit 2 gekühlten Wärmeschutz 5, der aus Wänden besteht, die zwischen dem Cryogenbehälter 1 und dem ersten Wärmeschutz 4 liegen und den Cryogenbehälter 1 umgeben. Der erste und zweite Wärmeschutz 4 und 5 halten die Wärmeeinstrahlung von außen auf den Cryogenbehälter 1 ab und leiten die Wärme zur Kühleinheit 2. Der erste und zweite Wärmeschutz 4 und 5 bilden ein zu kühlendes Teil 3, das durch die Kühleinheit 2 zu kühlen ist.

Außen herum um den Cryogenbehälter 1 und um den ersten und zweiten Wärmeschutz 4 und 5 ist ein Vakuumbehälter 6 angeordnet, dessen Inneres in einem Zustand des Vakuums gehalten wird, so daß auf diese Weise eine Vakuum-Wärmeisolierung aufrechterhalten wird.

Die Kühleinheit 2 dieser bekannten Vorrichtung hat einen Hauptblock 2a, der außerhalb des Vakuumbehälters 6 angeordnet ist und ferner einen länglichen, zum Beispiel zylindrischen Teil 2b mit einem ersten Ende (oder oberem Ende, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist), das mit dem Hauptblock 2a verbunden ist und sich von diesem Hauptblock aus gemäß Fig. 1 nach unten in den Vakuumbehälter 6 erstreckt, wobei sein unteres Ende gemäß Fig. 1 nahe dem ersten Wärmeschutz 4 liegt; die Kühleinheit 2 hat ferner ein zweites, längliches, zum Beispiel zylindrisches Teil 2c mit kleinerem Durchmesser als das erste zylindrische Teil 2b, wobei die beiden Teile koaxial zueinander angeordnet sind. Das zweite zylindrische Teil 2c hat ein erstes, oder, in Fig. 1 oberes Ende, das mit dem zweiten, unteren Ende des ersten zylindrischen Teiles 2b verbunden ist und erstreckt sich durch eine Öffnung 4a im ersten Wärmeschutz 4 hindurch und sein unteres Ende (siehe Fig. 1) liegt nahe beim zweiten Wärmeschutz 5.

Die Kühleinheit 2 ist mit Hilfe eines Flansches 7 am Vakuumbehälter 6 befestigt. Zwischen dem Vakuumbehälter 6 und dem Flansch 7 ist ein Balg 8 vorgesehen, mit dessen Hilfe Schwingungen der Kühleinheit 2 absorbiert werden können, so daß diese Schwingungen nicht auf den Vakuumbehälter 6 übertragen werden können.

Die Kühleinheit 2 hat einen ersten Kühlabschnitt 9 und einen zweiten Kühlabschnitt 14. Der erste Kühlabschnitt 9 ist ringförmig und er ist so angeordnet, daß er das erste zylindrische Teil 2b in der Nähe der Kühleinheit 2 umgibt. Der erste Kühlabschnitt 9 umfaßt einen Kragenteil 9a, dessen innere Umfangsfläche mit der äußeren zylindrischen Umfangsfläche des ersten zylindrischen Teiles 2b in Berührung steht und mit ihr verbunden ist sowie einen Flanschteil 9b, dessen innere Kante mit der unteren Kante des Kragenteils 9a verbunden ist.

Ein erstes thermisches Verbindungsteil 10 in Flanschform steht mit der unteren Fläche des Flanschteiles 9b des ersten Kühlabschnittes in Verbindung, um auf diese Weise die Wärme gut zu übertragen.

Mit dem ersten thermischen Verbindungsteil 10 steht eine erste Wärmeleitungsplatte 11 in Verbindung und mit dieser Platte wiederum steht ein erstes biegsames Leitungsteil 12 in Verbindung, das seinerseits mit dem ersten Wärmeschutz 4 in Verbindung steht. Das erste thermische Verbindungsglied 10, die erste Wärmeleitungsplatte 11 und das erste biegsame Leitungsteil 12 zusammen stellen eine thermische Verbindung zwischen dem ersten Kühlabschnitt 9 und dem ersten Wärmeschutz 4 her. Das erste biegsame Leitungsteil 12 absorbiert alle Naßveränderungen, die aufgrund von Wärmeschwankungen auftreten können.

Der erste Kühlabschnitt 9 und das erste thermische Verbindungsglied 10 ist von einer ersten zylindrischen Ummantelung 13 umgeben, die ein erstes, zylindrisches Teil 13a aufweist. Die erste Ummantelung weist ferner einen flanschförmigen Teil 13b auf, dessen äußere Kante mit dem unteren Ende des zylindrischen Teils 13a in Verbindung steht. Der Raum innerhalb der ersten Ummantelung 13 ist mit Heliumgas gefüllt.

Der zweite Kühlabschnitt 14 ist ringförmig und ist außen am unteren Ende des zweiten zylindrischen Teiles 2c befestigt. Mit dem zweiten Kühlabschnitt 14 steht zur thermischen Überleitung ein scheibenförmiges, zweites thermisches Verbindungsteil 15 in Verbindung. Mit dem zweiten Kühlabschnitt 14 steht ferner eine zweite Wärmeleitungsplatte 16 in Verbindung und ein zweites biegsames Leitungsteil 17 stellt den Kontakt mit dem zweiten Wärmeschutz 5 her. Das zweite thermische Verbindungsteil 15, die zweite Wärmeleitungsplatte 16 und das zweite biegsame Leitungsteil 17 bilden zusammen eine thermische Verbindung zwischen dem zweiten Kühlabschnitt 14 und dem zweiten Wärmeschutz 5. Das zweite biegsame Leitungsteil 17 absorbiert jede thermische Zusammenziehung, die aufgrund von Temperaturänderungen auftreten könnte.

Der zweite Kühlabschnitt 14 und das zweite thermische Verbindungsteil 15 sind von einer zweiten Ummantelung 18 mit einem zylindrischen Teil 18a umgeben, und der Raum innerhalb der zweiten Ummantelung 18 ist mit Heliumgas gefüllt. Das obere Ende des zylindrischen Teils 18 ist mit der Innenkante des flanschförmigen Teils 13b verbunden. Die zweite Ummantelung 18 hat ebenfalls ein scheibenförmiges Teil 18b, dessen Umfangskante mit dem unteren Ende des zylindrischen Teils 18a verbunden ist.

Eine Kompressoreinheit 19 führt der Kühleinheit 2 komprimiertes Heliumgas zu und versorgt ferner einen nicht dargestellten Ventil-Antriebsmotor, der in der Kühleinheit 2 eingebaut ist, mit elektrischer Energie.

Es wird nun die Wirkungsweise der oben beschriebenen, bekannten Vorrichtung beschrieben. Die Wärmemenge, die in den Cryogenbehälter 1 eindringt, hängt von den Temperaturen des ersten und zweiten Wärmeschutzes 4, 5 ab. Da die Temperaturen des Wärmeschutzes 4 und des Wärmeschutzes 5 niedrig sind, wird das Eindringen von Wärme vermindert, so daß der Verbrauch von flüssigem Helium, das die Spulen des supraleitenden Magneten oder irgendwelcher anderen zu kühlenden Gegenstände kühlt, die im Cryogenbehälter enthalten sind, vermindert wird. Der erste Wärmeschutz 4 und der zweite Wärmeschutz 5 werden demzufolge mit Hilfe einer Kühleinheit 2 gekühlt, um den Verbrauch von flüssigem Helium zu vermindern.

Wenn die Kühleinheit 2 in Betrieb gesetzt wird, dann werden der erste und zweite Kühlabschnitt 9 und 14 auf jeweils etwa 80 K und etwa 20 K gekühlt; dies führt dazu, daß der erste Wärmeschutz 4 über das thermische Verbindungsteil 10, das flanschförmige Teil 13b, die erste Wärmeleitungsplatte 11 und das erste biegsame Leitungsteil 12 gekühlt wird und der zweite Wärmeschutz 5 wird über das zweite thermische Verbindungsteil 15, das scheibenförmige Teil 18b, die zweite Wärmeleitungsplatte 16 und das zweite biegsame Leitungsteil 17 gekühlt.

Die Kühleinheit 2 (einschl. des ersten und zweiten zylindrischen Teils 2b und 2c) muß manchmal für eine Auswechslung oder für eine Reparatur entfernt werden. Aus diesem Grunde ist sowohl der erste Kühlabschnitt 9 als auch der zweite Kühlabschnitt 14 so ausgebildet, daß sie jeweils vom ersten thermischen Verbindungsteil 10 und vom zweiten thermischen Verbindungsteil 15 getrennt werden können.

In Verbindung mit dem oben beschriebenen Cryostaten nach dem Stand der Technik besteht ein Problem insofern, als der Berührungsdruck zwischen den thermischen Verbindungsteilen 10 und 15 und den Kühlabschnitten 9 und 14 aufgrund von herstellungsbedingten Abmessungsschwankungen (innerhalb der Toleranzen) und aufgrund der thermischen Zusammenziehung der Kühlabschnitte 9 und 14 und der Ummantelungen 13 und 18, die ihrerseits die Kühlabschnitte 9 und 14 umgeben, schwanken kann, so daß die thermische Leitfähigkeit der Berührungsflächen vermindert werden kann.

Der Erfindung liegt hiernach die Aufgabe zugrunde, einen Cryostaten anzugeben, bei dem das zu kühlende Teil auch beim Vorliegen herstellungsbedingter Toleranzen wirksam gekühlt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 genannten Merkmale gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Anhand der beigefügten Zeichnungen werden nun Ausführungsformen der Erfindung im einzelnen beschrieben, wobei weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten hervortreten werden. Es zeigen:

Fig. 1 ist eine teilweise geschnittene Vorderansicht eines Cryostaten nach dem Stande der Technik.

Fig. 2 ist eine geschnittene Vorderansicht des erfindungsgemäßen Cryostaten, welche die thermischen Verbindungsteile genauer zeigt.

Fig. 3 ist eine Vorderansicht einer Kühleinheit, die aus dem restlichen Cryostaten herausgehoben worden ist.

Fig. 4 ist eine Seitenansicht eines Cryostaten nach Fig. 2, wobei die Kühleinheit entfernt worden ist.

Im Zusammenhang mit der Fig. 2 wird nun eine Ausführungsform der Erfindung im einzelnen beschrieben.

Teile, die identisch oder ähnlich mit den Teilen bei der Ausführungsform nach dem Stand der Technik gemäß Fig. 1 sind, sind mit denselben Bezugszeichen versehen und ihre Beschreibung ist daher unterlassen worden.

Der erste Kühlabschnitt 9 gemäß Fig. 1 ist durch einen ersten Kühlabschnitt 36 ersetzt worden, der etwas entfernt vom unteren Ende des ersten zylindrischen Teiles 2b angeordnet ist, d. h. näher am Hauptblock 2a; er enthält einen Kragenteil 36a, dessen innere Umfangsfläche in Berührung mit der äußeren Umfangsfläche des ersten zylindrischen Teiles 2b steht und an ihr befestigt ist, wobei sein unteres Ende mit dem zweiten Ende des ersten zylindrischen Teils 2b ausgerichtet ist, sowie einen Flanschteil 36b, dessen innere Kante mit dem oberen Ende des Kragenteiles 36a verbunden ist.

Anstelle des ersten thermischen Verbindungsgliedes 10 nach Fig. 1 ist hier ein erstes thermisches Verbindungsteil 21 zum thermischen Anschluß des ersten Kühlabschnittes 36 an dem ersten Wärmeleitungsteil 11 und dadurch an dem ersten Wärmeschutz 4 vorgesehen.

Das erste Wärmeleitungsteil 11 bei dieser Ausführungsform umfaßt ein flanschförmiges Teil 11a und ein zylindrisches Teil 11b, dessen unteres Ende mit dem flanschförmigen Teil 11a verbunden ist und dessen innere Fläche mit der äußeren Fläche des zylindrischen Teiles 13a der Ummantelung 13 in Berührung steht. Das zylindrische Teil 11b erstreckt sich nach oben bis zu einer Höhe oder einem Niveau von oder über der oberen Kante der äußeren, zylindrischen Fläche des zweiten Berührungsteils 23, so daß die gesamte äußere, zylindrische Fläche des zweiten Berührungsteiles 23 thermisch mit der inneren Fläche des zylindrischen Teils 11b verbunden ist, die der äußeren zylindrischen Fläche des zweiten Berührungsteiles 23 über den zylindrischen Teil 13a der ersten Ummantelung 13 gegenüberliegt.

Das erste thermische Verbindungsteil 21 besteht aus einem ersten Berührungsteil 22 und einem zweiten Berührungsteil 23, die zueinanderpassen, sowie aus Überleitungsringen 24.

Das erste Berührungsteil 22 ist mit seiner inneren Umfangsfläche an der zylindrischen Fläche des Kragenteils 36a so befestigt, daß es längs der Achse 2x des ersten zylindrischen Teiles beweglich ist, das heißt in der Erstreckungsrichtung des ersten zylindrischen Teiles 2b. Das erste Berührungsteil 22 hat eine geneigte Außenfläche, die nach unten gerichtet ist und nach unten zuläuft, das heißt also auf das untere Ende des zylindrischen Teiles 2b zu, also in einer Richtung weg vom Hauptblock 2a.

Das zweite Berührungsteil 23 ist mit seiner zylindrischen Außenfläche nahe dem unteren Ende des zylindrischen Teils 13a der ersten Ummantelung 13 befestigt und hat eine Innenumfangsfläche in Form eines Kegelstumpfes, der nach unten zuläuft, so, daß die geneigte Innenumfangsfläche nach oben gerichtet ist, wobei sie mit der geneigten Außenumfangsfläche des ersten Berührungsteiles 22 zusammenpaßt.

Die Überleitungsringe 24 erstrecken sich rund um die geneigte Außenfläche des ersten Berührungsteiles 22 herum und sind so angeordnet, daß sie zwischen den geneigten Flächen des ersten und zweiten Berührungsteiles 22 und 23 eingeklemmt sind. Obwohl zwei Überleitungsringe 24 dargestellt sind, kann jede andere Anzahl von Überleitungsringen vorgesehen sein. Die Überleitungsringe 24 bestehen aus einem Werkstoff, der eine gute thermische Leitfähigkeit hat und der weich ist und einen runden Querschnitt hat. Ein geeignetes Material ist Indium.

Um das zylindrische Teil 2b herum sind mehrere, zum Beispiel acht, Spiralfedern 25 angeordnet, die untereinander gleiche Abstände aufweisen. Die Spiralfedern 25 sind so angeordnet, daß ihre Achsen in einer Ebene liegen, die rechtwinklig zur Achse des ersten zylindrischen Teiles 2b liegt. Jede der Spiralfedern 25 liegt zwischen der Unterseite des Flanschteils 36b des ersten Kühlabschnitts 36 und dem ersten Berührungsglied 22 und ist mit Schrauben 25a, 25b befestigt. Daraus folgt, daß die Spiralfedern 25 das erste Berührungsglied 22 in Fig. 2 nach unten drücken und das erste Berührungsglied 22, das relativ zum zylindrischen Teil 2b beweglich ist, wird über die Überleitungsringe 24 gegen das zweite Berührungsteil 23 gedrückt. Die Spiralfedern 25 sind thermisch leitfähig, um die Wärme vom ersten Berührungsteil 22 auf den ersten Kühlabschnitt 36 zu übertragen.

Anstelle des zweiten Kühlabschnittes 14 bei der Ausführungsform nach dem Stand der Technik gemäß Fig. 1 ist ein zweiter Kühlabschnitt 37 vorgesehen, der scheibenförmig ausgebildet ist und der am unteren Ende des zweiten zylindrischen Teiles 2c angebracht ist.

Das zweite thermische Verbindungsteil 15 gemäß Fig. 1 ist durch ein zweites thermisches Verbindungsteil 27 ersetzt. Das zweite thermische Verbindungsteil 27 dient zum thermischen Verbinden des zweiten Kühlabschnittes 37 mit einem zweiten Wärmeleitungsteil 16 und dadurch mit dem zweiten Wärmeschutz 5. Das zweite Wärmeleitungsteil 16 bei dieser Ausführungsform umfaßt einen scheibenförmigen Teil 16a und einen zylindrischen Teil 16b, dessen unteres Ende mit dem scheibenförmigen Teil 16a verbunden ist und dessen innere Fläche mit der äußeren Fläche des zylindrischen Teiles 18a der zweiten Ummantelung 18 in Berührung steht. Der zylindrische Teil 16b erstreckt sich nach oben bis zu einer Höhe oder einem Niveau von oder über der oberen Kante des zweiten Berührungsteils 29, so daß die gesamte äußere, zylindrische Fläche des zweiten Berührungsteils 29 über den zylindrischen Teil 18a der zweiten Ummantelung 18 thermisch mit der inneren Fläche des zylindrischen Teils 16b verbunden ist, das der äußeren zylindrischen Fläche des zweiten Berührungsteiles 29 gegenüberliegt. Das zweite thermische Verbindungsteil 27 ist unter dem unteren Ende des zweiten Kühlabschnittes 37 angeordnet und umfaßt ein erstes Berührungsteil 28 und ein zweites Berührungsteil 29, die zueinanderpassen und Überleitungsringe 30.

Das erste Berührungsteil 28 hat eine geneigte Außenfläche, die nach unten weist und nach unten zu geneigt ist, das heißt in eine Richtung weg vom Hauptblock 2a.

Das zweite Berührungsteil 29 ist mit seiner äußeren zylindrischen Umfangsfläche am unteren Ende des zylindrischen Teils 18 der zweiten Ummantelung 18 befestigt und hat eine geneigte Innenumfangsfläche, die so geneigt ist, daß sie nach oben weist, wodurch sie mit der geneigten äußeren Umfangsfläche des ersten Berührungsteiles gleichläuft und mit ihr zusammenpaßt.

Die Überleitungsringe 30, die den Überleitungsringen 24 ähnlich sind, erstrecken sich rund um die äußere Umfangsfläche des ersten Berührungsteiles 28 herum und sind so angeordnet, daß sie zwischen den geneigten Umfangsflächen des ersten und zweiten Berührungsteiles 28 und 29 eingeklemmt sind. Obwohl zwei Überleitungsringe 30 dargestellt sind, kann selbstverständlich auch jede andere Anzahl von Berührungsringen vorgesehen sein. Zwischen dem zweiten Kühlabschnitt 37 und dem ersten Berührungsteil 28 ist ein flexibler Wärmeleiter 31 vorgesehen; der den zweiten Kühlabschnitt 37 mit dem ersten Berührungsteil 28 thermisch verbindet. Der flexible Wärmeleiter 31 besteht aus einem Kupfer-Zopf, der durch Flechten dünner Kupferdrähte hergestellt worden ist und er ist durch Schrauben 31a, 31b sowohl an dem zweiten Kühlabschnitt 37 als auch am ersten Berührungsteil 28 befestigt.

Zwischen dem zweiten Kühlabschnitt 37 und dem ersten Berührungsteil 28 ist ein federndes Teil 32 eingefügt, das aus einem Stapel von federnden Tellerscheiben besteht, wobei der ganze Stapel federnd zusammengedrückt werden kann. Wenn dieser Stapel zwischen den genannten Teilen zusammengedrückt ist, drückt das gesamte federnde Teil 32 das erste Berührungsteil 28 in Richtung der Achse des zweiten zylindrischen Teiles 2c, d. h. in Erstreckungsrichtung des zweiten zylindrischen Teiles 2c und abwärts, um auf diese Weise einen Berührungsdruck zwischen dem ersten und zweiten Berührungsteil 28 und 29 zu erzeugen.

Zur Montage des oben beschriebenen Cryostaten werden der erste und der zweite Kühlabschnitt 36 und 37, die Berührungsteile 22 und 28, sowie die federnden Überleitungsteile 25, der flexible Wärmeleiter 31, das federnde Glied 32 und die Überleitungsringe 24 und 30 an der Kühleinheit 2 montiert, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist. Andererseits werden die Berührungsteile 23 und 29 jeweils in die erste und zweite Ummantelung 13 und 18 montiert, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist.

Zum Entfernen der Kühleinheit 2, sei es bei einer Auswechslung oder bei einer Reparatur, wird die Kühleinheit 2 mit den wie oben beschriebenen an ihr montierten Teilen herausgezogen, wobei die Trennung zwischen den Überleitungsringen 24 und dem zweiten Berührungsteil 23 des ersten thermischen Verbindungsteils 21 und zwischen den Überleitungsringen 30 und dem zweiten Berührungsteil 29 des zweiten thermischen Berührungsteils 27 stattfindet.

Beim ersten thermischen Verbindungsteil 21 drückt das nachgiebige thermische Überleitungsteil 25 das erste Berührungsteil 22 nach unten. Da die geneigte Außenfläche des ersten Berührungsteiles 22 nach unten gerichtet ist und der nach oben gerichteten geneigten Umfangsfläche des zweiten Berührungsteils 23 gegenüberliegt, wird das erste Berührungsteil 22 über die Überleitungsringe 24 gegen das zweite Berührungsteil 23 gedrückt. Demzufolge wird selbst dann, wenn durch die Herstellung bedingte Maßabweichungen oder eine thermische Zusammenziehung auftritt, der Berührungsdruck zwischen dem ersten und zweiten Berührungsteil 22 und 23 über die Überleitungsringe 24 im wesentlichen konstant gehalten und eine zunehmende Verschlechterung der Wärmeleitfähigkeit wird daher vermieden. Die Wärme wird vom ersten Wärmeschutz 4, dem ersten biegsamen Leitungsteil 12, dem flanschförmigen Teil 11a des ersten Wärmeleitungsteils 11, dem zylindrischen Teil 11b des ersten thermischen Verbindungsteils, dem zylindrischen Teil 13a der ersten Ummantelung 13, dem zweiten Berührungsteil 23, den Überleitungsringen 24, dem ersten Berührungsteil 22, dem federnden Überleitungsteil 25 auf den ersten Kühlabschnitt 9 übertragen.

Beim zweiten thermischen Verbindungsteil drückt das federnde Teil 32 das erste Berührungsteil 28 nach unten. Da die geneigte Außenumfangsfläche des ersten Berührungsteiles nach unten weist und der nach oben gerichteten geneigten inneren Umfangsfläche des zweiten Berührungsteiles 29 gegenüberliegt, wird das erste Berührungsteil 23 über die Überleitungsringe 30 gegen das zweite Berührungsteil 29 gedrückt. Demzufolge wird selbst dann, wenn herstellungsbedingte Maßabweichungen oder eine thermische Zusammenziehung stattgefunden hat, der Berührungsdruck zwischen dem ersten und zweiten Berührungsteil 28 und 29 über die Überleitungsringe 30 im wesentlichen konstant gehalten und eine zunehmende Verschlechterung in der Wärmeleitung wird dadurch vermieden. Die Wärme wird vom zweiten Wärmeschutz 5 über den zweiten biegsamen Wärmeleiter 17, das scheibenförmige Teil 16a des zweiten Wärmeleitungsteils 16, das zylindrische Teil 16a des zweiten Wärmeleitungsteils 16, den zylindrischen Teil 18a der zweiten Ummantelung 18, das zweite Berührungsteil 29, die Überleitungsringe 30, das erste Berührungsteil 28 und den flexiblen Wärmeleiter 31 auf den zweiten Kühlabschnitt 37 übertragen.

Bei der beschriebenen Ausführungsform sind die zweiten Berührungsteile 23 und 29 des ersten und zweiten thermischen Verbindungsteiles 21 und 27 an den zylindrischen Teilen 13a, 18a der Ummantelungen 13 und 18 befestigt; alternativ können sie aber auch an dem flanschförmigen Teil 13b und dem scheibenförmigen Teil 18b der ersten und zweiten Wärmeleitungsteile 11 und 16 befestigt sein. Ein Vorteil dieser Abwandlung besteht darin, daß die zylindrischen Teile 11b und 16b (Fig. 2) entfallen können.

Die Kühleinheit 2 bei den dargestellten Ausführungsformen ist eine zweistufige Bauart, die Zahl der Stufen kann aber auch eins oder mehr als zwei sein.

Bei den beschriebenen Ausführungsformen ist das Cryogen ein flüssiges Helium; es kann jedoch auch jedes andere Cryogen, z. B. Stickstoff, verwendet werden.

Die Erfindung kann bei einem Kälteregler (Cryostat) in einer Vorrichtung verwendet, die anderen Zwecken dient, als eine Vorrichtung zur Darstellung magnetischer Kernresonanzen.

Claims (15)

1. Cryostat mit
einem Vakuumbehälter (6),
einer Kühleinheit (2) mit einem länglichen Teil, das sich in den Vakuumbehälter hinein erstreckt und einen Kühlabschnitt (36, 37) aufweist,
einem gekühlten Teil (4, 5) eines Wärmeschutzes, das im Vakuumbehälter angeordnet ist und vom Kühlabschnitt (36, 37) gekühlt wird,
einem thermischen Verbindungsteil (21, 27), das im Vakuumbehälter angeordnet ist und den Kühlabschnitt (36, 37) mit dem gekühlten Teil (4, 5) verbindet,
gekennzeichnet durch
ein erstes, thermisches Berührungsteil (22, 28), das thermisch mit dem Kühlabschnitt (36, 37) verbunden ist und
ein zweites, thermisches Verbindungsteil, das thermisch mit dem gekühlten Teil (4, 5) verbunden ist, wobei
die ersten und zweiten Berührungsteile (22, 28; 23, 29) einander gegenüberliegen und ihre benachbarten Flächen parallel zueinander verlaufen sowie in bezug auf die Erstreckungsrichtung des länglichen Teiles (2b, 2c) geneigt sind, wobei ferner
wenigstens eines der ersten und zweiten Berührungsteile (22, 28 oder 23, 29) so befestigt ist, daß es sich in Erstreckungsrichtung des länglichen Teiles (2b, 2c) relativ zum jeweils anderen der ersten und zweiten Berührungsteile (23, 29 oder 22, 28) bewegen kann, wobei schließlich
am Kühlabschnitt (36, 37) eine Feder (25, 32) befestigt ist, die das eine der ersten und zweiten Berührungsteile (22, 28 oder 23, 29) gegen das andere der ersten und zweiten Berührungsteile (23, 29 oder 22, 28) in Erstreckungsrichtung des länglichen Teiles (2b, 2c) drückt,
wodurch der Berührungsdruck der benachbarten, parallel zueinander verlaufenden Flächen der Berührungsteile (22, 23; 28, 29) im wesentlichen gleich gehalten wird, und zwar unabhängig von Herstellungstoleranzen oder einer thermischen Zusammenziehung.

2. Cryostat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das längliche Teil (2b, 2c) der Kühleinheit (2) aus zwei Teilen unterschiedlichen Durchmessers besteht.

3. Cryostat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das gekühlte Teil aus einem ersten (4) und einem zweiten (5) Wärmeschutz besteht, der seinerseits innerhalb des ersten liegt.

4. Cryostat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Abschnitt (2b) des länglichen Teiles (2b, 2c) über den Kühlabschnitt (36) mit dem ersten Wärmeschutz verbunden ist und daß der zweite Abschnitt (2c) des länglichen Teiles (2b, 2c) über den Kühlabschnitt (37) mit dem zweiten Wärmeschutz (5) verbunden ist.

5. Cryostat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eines der ersten Berührungsteile (22) im wesentlichen ringförmig ist und mit seiner inneren Umfangsfläche mit der zylindrischen Außenfläche des zylindrischen Teiles (2b) in Berührung steht und daß es gegenüber diesem zylindrischen Teil (2b) beweglich angeordnet ist.

6. Cryostat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die um das zylindrische Teil (2b, 2c) herum angeordneten Federn Spiralfedern (25) sind.

7. Cryostat nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Spiralfedern (25) wärmeleitfähig sind.

8. Cryostat nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich um das oder die Berührungsteil(e) (22, 28) ein oder mehrere Überleitungsringe (24, 30) herum erstrecken, die somit zwischen dem oder den ersten und zweiten Berührungsteil(en) (22, 28; 23, 29) liegen.

9. Cryostat nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Überleitungsringe (24, 30) einen runden Querschnitt haben.

10. Cryostat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühleinheit einen Hauptblock (2a) hat, der außerhalb des Vakuumbehälters (6) liegt und daß die parallel zueinander verlaufenden, benachbarten Flächen der Berührungsteile (22, 23; 28, 29) vom Hauptblock (2a) weg geneigt sind.

11. Cryostat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlabschnitte (36, 37) im wesentlichen scheibenförmig ausgebildet sind und jeweils mit dem Unterende der zylindrischen Teile (2b, 2c) in Berührung stehen.

12. Cryostat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen dem Kühlabschnitt (37) des Kühlteils (2c) und dem Berührungsteil (28) vorgesehene Feder einen Stapel von konischen Tellerfedern (32) umfaßt.

13. Cryostat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein flexibler Wärmeleiter (31) den Kühlabschnitt (37) mit dem entsprechenden Berührungsteil (28) thermisch verbindet.

14. Cryostat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Überleitungsringe (30) um das erste Berührungsteil (28) herum angeordnet sind und zwischen dem ersten und zweiten Berührungsteil (28, 29) liegen.

15. Cryostat nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Überleitungsringe (30) einen runden Querschnitt haben.