DE69400289T2 - Übergabevorrichtung für flüssiges Helium zwischen zwei Geräten unterschiedlichen Potentials - Google Patents
Übergabevorrichtung für flüssiges Helium zwischen zwei Geräten unterschiedlichen PotentialsInfo
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft Rohrleitungen, die eine an Hochspannung angeschlossene Tiefsttemperaturanlage ausgehend von einem auf Erdpotential liegenden Heliumreservoir oder einem Heliumgasverflüssiger speist, und insbesondere eine Vorrichtung zum Transfer von flüssigem Helium zwischen zwei Geräten, die sich auf unterschiedlichen Potentialen befinden.
- Bekannte Vorrichtungen zum Transfer von flüssigem Helium enthalten metallische Rohrleitungen bestehend aus zwei koaxialen Rohren, wobei das innere Rohr das flüssige Helium transportiert, während das äußere Rohr mit Hilfe von Vakuum die thermische Isolierung der das flüssige Helium transportierenden Rohrleitung sichert.
- Die beiden Rohre sind an Endstücke über vakuumdichte Schweißnähte angeschlossen.
- Die bekannten Vorrichtungen zum Transfer von flüssigem Helium sind ungeeignet für die Speisung von Tiefsttemperatureinrichtungen, die an eine hohe Spannung angelegt sind, ausgehend von einem Reservoir für flüssiges Helium oder einem Heliumverflüssiger, der auf Erdpotential liegt.
- Ein Ziel der Erfindung ist es, bei einer Vorrichtung zum Transfer von flüssigem Helium zwischen zwei auf unterschiedlichem Potential liegenden Geräten diesen Nachteil zu beheben.
- Ein anderes Ziel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Transfer von flüssigem Helium zwischen zwei auf unterschiedlichem Potential liegenden Geräten ist es, die elektrische Isolierung bei der Speisung mit flüssigem Helium zwischen der auf Hochspannung liegenden Tiefsttemperatureinrichtung und dem Reservoir für flüssiges Helium oder dem Heliumverflüssiger zu gewährleisten, der auf Erdpotential liegt.
- Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Transfer von flüssigem Helium zwischen zwei auf unterschiedlichem Potential liegenden Geräten,
- - mit einem ersten und einem zweiten Endstück,
- - mit einem ersten und einem zweiten End-Metallrohr,
- - mit einem ersten und einem zweiten inneren Metallrohr zum Transport von flüssigem Helium,
- - mit inneren isolierenden Verbindungsmitteln,
- - mit äußeren isolierenden Verbindungsmitteln, auf deren Umfang Rippen angebracht sind,
- - und mit einer Pumpleitung.
- Gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung ist die Vorrichtung zum Transfer von flüssigem Helium zwischen zwei auf unterschiedlichem Potential liegenden Geräten so ausgebildet, daß
- - die Enden des ersten inneren Metallrohrs zum Transport von flüssigem Helium ins Innere des ersten End-Metallrohrs bzw. ins Innere eines der Enden der inneren isolierenden Verbindungsmittel eindringen,
- - die Enden des zweiten inneren Metallrohrs zum Transport von flüssigem Helium ins Innere des zweiten End-Metallrohrs und ins Innere des anderen Endes der inneren isolierenden Verbindungsmittel eindringen,
- - die zweiten äußeren isolierenden Verbindungsmittel, auf deren Umfang sich die Rippen befinden, mit ihren beiden Enden die beiden End-Metallrohre umspannen,
- - die beiden Endstücke mit dem ersten bzw. dem zweiten End- Metallrohr fest verbunden sind,
- - und daß die Pumpleitung an einem der Metallrohre am Ende angebracht ist.
- Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Transfer von flüssigem Helium besteht in der Möglichkeit, ohne Schwierigkeiten an die bekannten Reservoirs für flüssiges Helium oder Heliumverflüssiger angepaßt werden zu können.
- Ein anderer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Transfer von flüssigem Helium liegt in der Möglichkeit der Demontage mit üblichen Methoden, wenn der Transfer von flüssigem Helium nicht notwendig ist oder bei einem Schaden, ohne daß größere Interventionen an der Anlage erforderlich wären. Einen solchen Vorteil weisen beispielsweise nicht die Vorrichtungen zum Transfer von flüssigem Helium auf, die von F. Schauer in der Zeitschrift Cryogenics, Dezember 1981, Seiten 735 bis 739 und von J. Gerhold in der Zeitschrift Cryogenics, Februar 1984, Seiten 73 bis 82 beschrieben sind.
- Andere Ziele, Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Transfer von flüssigem Helium werden nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels und der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.
- Die einzige Figur zeigt im Längsschnitt die erfindungsgemäße Vorrichtung.
- Gemäß der bevorzugten Ausführungsform, die in der einzigen Figur gezeigt ist, enthält die Vorrichtung zum Transfer von flüssigem Helium zwischen zwei auf unterschiedlichen Potentialen liegenden Geräten ein erstes und ein zweites Endstück 1 und 2, ein erstes und ein zweites End- Metallrohr 3 bzw. 4, ein erstes und ein zweites inneres Metallrohr 5 bzw. 6 zum Transfer von flüssigem Helium, innere isolierende Verbindungsmittel 7, äußere isolierende Verbindungsmittel 8, die von Rippen 9 umgeben sind, und eine Pumpleitung 10.
- Die beiden Endstücke 1 und 2 sind mit dem ersten bzw. zweiten End-Metallrohr 3 bzw. 4 fest verbunden.
- Die End-Metallrohre 3 und 4 bewirken die thermische Isolierung des ersten und des zweiten inneren Metallrohrs 5 bzw. 6 zum Transport des flüssigem Heliums.
- Die Enden des ersten inneren Metallrohrs 5 zum Transport von flüssigem Helium dringen einerseits in das erste End-Metallrohr 3 und andererseits in eines der Enden der inneren isolierenden Verbindungsmittel 7 ein.
- Die Enden des zweiten inneren Metallrohrs 6 zum Transport von flüssigem Helium dringen einerseits in das zweite End-Metallrohr 4 und andererseits in das andere Ende der inneren isolierenden Verbindungsmittel 7 ein.
- Die äußeren isolierenden Verbindungsmittel 8, die von den Rippen 9 umgeben sind, umschließen mit ihren beiden Enden das erste bzw. das zweite End-Metallrohr 3 bzw. 4.
- Die Pumpleitung 10 ist an eines dieser End-Metallrohre 3 und 4 angeschlossen.
- Gemäß der dargestellten bevorzugten Ausführungsform sind die beiden Endstücke 1 und 2 durch eine vakuumdichte Verschweißung mit je einem der End-Metallrohre 3 und 4 fest verbunden.
- Die beiden Endstücke 1 und 2 sind vorzugsweise komplementär. Das erste Endstück 1 wird beispielsweise in ein an Masse liegendes Reservoir für flüssiges Helium oder eine Heliumverflüssigungsanlage (nicht dargestellt) hineingesteckt. Das zweite Endstück 2 ist dann beispielsweise an einen auf Hochspannung liegenden Kryostaten (nicht dargestellt) gekoppelt.
- Die beiden End-Metallrohre 3 und 4 sind über die äußeren isolierenden Verbindungsmittel 8 von im allgemeinen zylindrischer Form miteinander verbunden.
- Das erste und das zweite End-Metallrohr 3 und 4 bestehen beispielsweise aus rostfreiem Stahl des Typs 304L und besitzen Innen- bzw. Außendurchmesser von 23 bzw. 35 mm.
- Die beiden inneren Metallrohre 5 und 6 zum Transport von flüssigem Helium sind beispielsweise aus rostfreiem Stahl vom Typ 304L und besitzen einen Innendurchmesser von 6 mm und einen Außendurchmesser von 8 mm.
- Die inneren isolierenden Verbindungsmittel 7 sind beispielsweise allgemein rohrförmige Körper aus Aluminiumoxid. Beispielsweise beträgt die Länge der inneren isolierenden Verbindungsmittel 7 etwa 400 mm.
- Die äußeren isolierenden Verbindungsmittel 8 ergeben sich durch eine in ein Harz eingebettete Wicklung von Glasfasern.
- Die äußeren isolierenden Verbindungsmittel 8 und die Rippen 9 auf dem Umfang dieser Mittel stellen also einen Verbundisolator 8, 9 dar.
- Beispielsweise beträgt die Länge des Verbundisolators 8, 9 etwa 620 mm für eine Spannung von 63 kV. Diese Länge hängt von der auszuhaltenden Spannung ab.
- Die Rippen 9 auf dem Umfang der äußeren isolierenden Verbindungsmittel 8 sind beispielsweise aus Elastomer. Ihre Aufgabe ist es, die Lecklinie zu verlängern.
- Beispielsweise beträgt der Längsabstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Rippen 9 etwa 130 mm.
- Der Pumpanschluß 10 befindet sich in hinreichendem Abstand vom Ende des Verbundisolators 8,9, so daß er sich in einer Zone befindet, in der das elektrische Feld sehr schwach ist.
- Ein Sperrventil und Pumpmittel (nicht dargestellt) sind am Ende der Pumpleitung angebracht.
- Gemäß einer besonderen Ausführungsform sind die inneren isolierenden Verbindungsmittel 7, die die beiden inneren Rohre 5 und 6 zum Transport von flüssigem Helium elektrisch gegenseitig isolieren, aus einer Metallkeramikverbindung in Rohrform. Diese Metallkeramikverbindung kann aus Aluminiumoxid oder einem beliebigen anderen entsprechenden Material sein.
- Der Verbundisolator 8, 9, der die beiden Metallrohre 3 und 4 am Ende elektrisch gegeneinander isoliert, besteht aus einem Rohr mit Glas und Epoxyharz, das sich durch Aufwickeln einer Glasfaser ergibt. Die Rippen 9 sind aus Elastomer und sind auf die äußeren isolierenden Mittel 8 beispielsweise durch Aufspritzen aufgebracht.
- Die Vakuumdichtheit dieser Verbindungen wird durch bekannte Techniken gewährleistet.
- Gemäß einer anderen besonderen Ausführungsform werden die äußeren isolierenden Mittel 8 auch von einer Metallkeramikverbindung gebildet.
- Schließlich kann es je nach der Höhe der Spannung günstig sein, nicht dargestellte Schutzarmaturen zu verwenden, die den Lichtbogen des Verbundisolators 8, 9 im Fall eines Überschlags von der Anlage entfernen. Beispielsweise sind diese Armaturen für eine Spannung von 63 kV auf das Hochspannungsende der Vorrichtung zum Transfer von flüssigem Helium begrenzt.
Claims (2)
1. Vorrichtung zum Transfer von flüssigem Helium zwischen
zwei auf unterschiedlichem Potential liegenden Geräten,
- mit einem ersten und einem zweiten Endstück (1, 2),
- mit einem ersten und einem zweiten End-Metallrohr (3, 4),
- mit einem ersten und einem zweiten inneren Metallrohr (5,
6) zum Transport von flüssigem Helium,
- mit inneren isolierenden Verbindungsmitteln (7),
- mit äußeren isolierenden Verbindungsmitteln (8), auf deren
Umfang Rippen (9) angebracht sind,
- und mit einer Pumpleitung (10).
2. Vorrichtung zum Transfer von flüssigem Helium zwischen
zwei auf unterschiedlichem Potential liegenden Geräten nach
Anspruch 1,
- wobei die Enden des ersten inneren Metallrohrs (5) zum
Transport von flüssigem Helium ins Innere des ersten End-
Metallrohrs (3) bzw. ins Innere eines der Enden der inneren
isolierenden Verbindungsmittel (7) eindringen,
- wobei die Enden des zweiten inneren Metallrohrs (6) zum
Transport von flüssigem Helium ins Innere des zweiten End-
Metallrohrs (4) und ins Innere des anderen Endes der inneren
isolierenden Verbindungsmittel (7) eindringen,
- wobei die zweiten äußeren isolierenden Verbindungsmittel
(8), auf deren Umfang sich die Rippen (9) befinden, mit
ihren beiden Enden die beiden End-Metallrohre (3, 4)
umspannen,
- wobei die beiden Endstücke (1 und 2) mit dem ersten (3)
bzw. dem zweiten End-Metallrohr (4) fest verbunden sind,
- und wobei die Pumpleitung (10) an einem der
End-Metallrohre (3, 4) angebracht ist.
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