WO2012163739A1 - Vorrichtung zur kühlung einer supraleitenden maschine und verfahren zum betrieb der vorrichtung - Google Patents

Vorrichtung zur kühlung einer supraleitenden maschine und verfahren zum betrieb der vorrichtung Download PDF

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WO2012163739A1
WO2012163739A1 PCT/EP2012/059523 EP2012059523W WO2012163739A1 WO 2012163739 A1 WO2012163739 A1 WO 2012163739A1 EP 2012059523 W EP2012059523 W EP 2012059523W WO 2012163739 A1 WO2012163739 A1 WO 2012163739A1
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WO
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compressors
line
pressure fluid
fluid
cooling
Prior art date
Application number
PCT/EP2012/059523
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Michael Frank
Jörn GRUNDMANN
Peter Kummeth
Peter Van Hasselt
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B9/00—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2400/00—General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
    • F25B2400/06—Several compression cycles arranged in parallel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2400/00—General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
    • F25B2400/07—Details of compressors or related parts
    • F25B2400/075—Details of compressors or related parts with parallel compressors

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus for cooling a superconducting machine having at least two cold heads and at least two compressors.
  • the Kaltgrop ⁇ fe are respectively a fluid conduit fluidically connected via at least with at least one compressor. Furthermore, the present invention relates to a method for operating the device described above.
  • cold heads eg Gifford-McMahon cold heads are used. These provide the necessary for the cooling of the parts of the machine, which must be kept at a cryogenic temperature for the Supra ⁇ line, necessary cooling capacity. For example, for cooling with liquid nitrogen, temperatures below 77K and for cooling with liquid helium, for example, temperatures of less than 4K must be achieved with a cooling device.
  • the device for cooling usually comprises a cold head, a compressor unit and associated connection lines.
  • the connecting lines are often composed of a high and a low pressure line.
  • the cooling capacity which is generated by the compressor unit, control the cold head.
  • taxation is also understood to mean a rule with the aid of a regulation.
  • the cold head can react on the compressor so that the compressor is switched off with less need for cooling capacity or at least the produced cooling capacity is reduced.
  • Devices are known from the prior art for cooling, which comprise a plurality of compressor cold head units, each with associated connecting lines.
  • a cold head is connected to a compressor via a high-pressure line for supplying the cold head with working fluid.
  • the working fluid is a gas such as helium or nitrogen. But it can also be a liquid used as a working fluid.
  • the Ar ⁇ beitsfluid is compressed at the compressor, wherein the entste ⁇ rising heat is released to the environment.
  • the compressed working fluid is passed at high pressure through the high pressure line to the cold head.
  • the working fluid is expanded, where it cools and cools the cold head.
  • the expanded working fluid at lower pressure is then returned by the cold head again via a low pressure line to the compressor, whereby a closed fluid circuit is ge ⁇ forms, each between a compressor and a cold head.
  • a disadvantage of the known from the prior art devices for cooling superconducting machine may be that no more ge ⁇ ensured in case of failure, for example, by technical failure of a component of the device, such as a compressor and / or a cold head that reliable cooling of the engine ,
  • a further disadvantage is that maintenance times are necessary in the event of a large change in the desired cooling capacity, since in order to connect another compressor, the device must be completely switched off.
  • the object of the present invention is therefore to provide a device for cooling a superconducting machine and a method for operating the device, which overcome the problems described above.
  • Another object of the present invention is to Specify method which also solves the problems described above.
  • the specified object is achieved with respect to the device for cooling a superconducting machine with the features of claim 1 and with respect to the method for operating the device before ⁇ with the features of claim 14.
  • the inventive device for cooling a supralei ⁇ Tenden machine comprises at least two cold heads and we ⁇ iquess two compressors.
  • the cold heads are each fluidly connected via at least one fluid line with at least one compressor.
  • the device according to the invention comprises at least one fluid collection line.
  • the compressors and the cold heads are all fluidly connected to each other via a working fluid.
  • the restli ⁇ Chen compressors on the fluid collection line can ensure a safe and continuous cooling performance of the cold heads.
  • a secure supply of all cold heads with working fluid or cooling power can be ensured via the common fluid collection line with the help of the remaining compressors.
  • the cold heads may be electrically connected to at least one electrical ⁇ rule control line. As a result, a control or regulation of the cold heads depending on the required cooling capacity is possible.
  • the device may have at least one central electrical control, which is electrically connected to the at least one electrical control line, in particular to all electrical control lines.
  • the central electrical control may alternatively or additionally be connected to the at least one compressor. This makes it possible to control the compressors depending on the cooling capacity required at the cooling heads. In the event of failure of one component, such as a compressor, control or regulation of the other components, such as the other compressors, can take place via the central electrical control in order to compensate for the power failure of the one failed component.
  • the at least one fluid line can be constructed in each case from at least one high-pressure fluid line and at least one low-pressure fluid line.
  • the fluid collection conduit may be constructed of at least one high pressure fluid collection conduit and at least one low pressure fluid collection conduit.
  • a working fluid such as Helium or nitrogen
  • the cooling power which has received the working fluid at the compressor by compression and dissipation of the resulting amount of heat to the environment, the working fluid on the
  • the cold head by expanding or reducing the pressure.
  • reducing the pressure in particular is a Adiaba ⁇ tables expansion takes while cooling the working fluid.
  • the cooling capacity releases the working fluid to the cold head while reducing the pressure by heat exchange.
  • the working fluid is then transported to the at least one compressor via the low pressure fluid line, the low pressure fluid collection line, and further via the low pressure fluid line, thereby closed circuit can be made.
  • the transport ⁇ processes of fluids can be done by pumps, by pressure differences and / or by gravity. In general, the transport is carried out by the pressure differences.
  • a transport of liquid and / or gaseous working fluid can also take place via separate high-pressure and low-pressure fluid lines via common lines.
  • the at least two cold heads, and the at least two Kom ⁇ compressors may be connected via the high pressure fluid lines with each other fluidically, at least two, in particular ⁇ sondere are connected all of the high pressure fluid lines via the at least egg ne common high-pressure fluid collecting line with each other fluidically.
  • the at least two cold heads and the at least two compressors can be fluidly connected to one another via the low-pressure fluid lines, wherein at least two, in particular all, low-pressure fluid lines are fluidically connected to one another via the at least one common low-pressure fluid collection line.
  • the at least one fluid conduit may comprise at least one valve.
  • This valve may e.g. be a spill valve or an electrically controllable valve.
  • the at least one fluid conduit which is composed of at least one high pressure fluid conduit and at least one low pressure fluid conduit, may comprise at least one valve in each high pressure fluid conduit and / or at least one valve in each low pressure fluid conduit, for avoidance of fluidic backflows and / or for controlling the fluid flows.
  • the compressors can be or include helium compressors.
  • the fluid collection conduit may be a helium-bus system or part of a helium-bus system. Instead of helium, another working fluid may also be used, e.g.
  • the compressors may be or include oily or oil-free compressors, especially linear compressors.
  • the conduits may include buffer volumes, particularly for damping pressure changes. As a result, continuous cooling of the machine parts to be cooled is ensured.
  • the ratio of the number of compressors to the cold heads may not be equal to 1: 1. Since the compressors are fluidically connected to the cold heads via the fluid collection line, there is no need for a 1: 1 assignment of a compressor to a cold head.
  • the cooling capacity can be adjusted by switching on and / or off of compressors and maintenance can be switched off compressors also without a total failure of the machine or the cooling of the machine Ma ⁇ takes place. This increases the reliability of Vorrich ⁇ tion and allows continuous operation without downtime, for example, during maintenance of components.
  • An inventive method of operating the previously be ⁇ registered device comprises, that the compressors and the cold heads are fluidically connected via at least one common fluid collection conduit through which in particular a working fluid conversely flows from the compressor to the cold heads and / or. Through the fluid collection line all compressors are fluidly connected to all cold heads, which has the advantages previously described under the device. In a closed circuit, a continuous and safe cooling and safe operation of the machine or the device to be cooled is made possible.
  • the number of compressors and cold heads in operation can be changed during operation, in particular controlled or regulated by switching the compressors on or off. This particular can be done via a central electrical Steue ⁇ tion. This does not require one for each compressor own control or regulation are provided, which saves costs.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a device 1 for cooling a superconducting machine with compressor 3 a to d - cooling head 2 a to d - pairs according to the prior art
  • FIG. 2 a schematic representation a SEN invention shown apparatus 1 for cooling a superconducting machine with a common fluid collection line 9, 10th
  • a description is by way of example with reference to a closed cooling circuit with a compres sor ⁇ 3 a to d - described pair of the operation - A cooling head 2 a to d.
  • An apparatus for cooling a superconducting machine may also have other numbers of compressor 3 a to d - cooling head 2 a to d - pairs, eg two, three or more than four.
  • a compressor 3 a to d is in each case fluidically connected to a cold head 2 a to d via a high pressure fluid line 5 a to d.
  • the compressed at the compressor 3 a to d fluid is passed at an elevated pressure to the cold head 2 a to d.
  • a cooling fluid such as water.
  • the transport of the fluid from the compressor 3 a to d to the cold head 2 a to d is usually carried out by pressure differences. Alternatively, transportation may also be by gravity or by means of pumps not shown in the figures for the sake of simplicity.
  • the working fluid gives off cooling capacity, e.g. by adiabatic expansion associated with a cooling of the fluid. With the cooling capacity of the cold head 2 a to d is cooled. The working fluid heats up and its pressure is lowered. The expanded working fluid is passed through a low pressure fluid line 6 a to d again to the compressor 3 a to d, whereby a closed cooling circuit is formed.
  • the compressor 3 a to d and the cold head 2 a to d is ever ⁇ electrically connected to each other via a control line 4 a to d.
  • the control line 4 a to d enables control of the cooling power provided by the compressor 3 a to d, for example in the form of compressed working fluid. This can be done depending on the cold head 2 a to d required cooling capacity, which is measured for example via a temperature sensor on the cold head 2 a to d.
  • the control or regulation ment may include a control or regulating device on the cold head 2 a to d and / or on the compressor 3 a to d, which is not shown in the figures for simplicity.
  • the cooling of a machine with the device 1 described above is known from the prior art, for example, the not yet published DE 10 2010 041 194, and will therefore not be further discussed below.
  • the cold heads 2 a to d are usually the cooling of cooling fluid, which directly or indirectly cools the parts to be cooled of the machine.
  • FIG. 2 is a schematic representation of a device 1 according to Inventive ⁇ for cooling a superconducting ma- machine is shown with a common fluid collection line 9, 10.
  • the embodiment in Fig. 2 shows four compressors 3 a to d and four cold heads 2 a to d.
  • other numbers of compressors and cold heads may be used, especially unequal numbers of compressors and cold heads.
  • the fluid collection line 9, 10 in the embodiment of FIG. 2 is designed in two-part form, with a high-pressure fluid collection line 9 and a low-pressure fluid collection line 10.
  • a high-pressure fluid collection line 9 and a low-pressure fluid collection line 10.
  • only one fluid collection line 9, 10 may be provided, wherein the fluid, for example flows in liquid form from the compressors 3 a to d to the cold heads 2 a to d and flows in gaseous form, the fluid from the cold heads 2 a to d to the compressors 3 a to d back again.
  • a compressor 3 a to d is in each case fluidically connected to the high-pressure fluid collection line 9 via a high-pressure fluid line 5 a to d.
  • all compressors 3 a to d are fluidly connected to one another via the high-pressure fluid collection line 9.
  • the cold heads 2 to d are each about a High-pressure fluid line 5 a 'to d' fluidly connected to the Hoch horrfluidsam- mel line 9.
  • all the cold heads 2 a to d are also fluidly connected to one another via the high-pressure fluid collecting line 9.
  • each fluid is passed with an increased pressure to the cold heads 2 a to d.
  • This can be by gravity, done with the help of the Figu ren ⁇ simplicity not shown pump or by pressure difference.
  • a valve 7 a to 7 d e.g. an overcurrent or return flow valve or an electrically controllable valve
  • the working fluid gives off cooling capacity, for example by adiabatic expansion associated with a cooling of the fluid. With the cooling capacity of the respective cold head 2 a to d is cooled.
  • the working ⁇ fluid heats up and its pressure is reduced.
  • the expanded working fluid is passed through a low pressure fluid line 6 a to d 'back to the compressor 3 a to d. This is done via a common low pressure fluid collection line 10.
  • the cold heads 2 a to d are each fluidly connected via a low pressure fluid line 6 a 'to d' with the low pressure fluid collection line 10.
  • the compressors 3 a to d are also respectively connected fluidically via a low pressure fluid line ⁇ 6 a to d with the line Niederchristfluidsammel- 10th Due to the common low pressure fluid ⁇ collection line 10 thus all compressors 3 a are connected to each other, and d with all cold heads 2a to d fluidically which are characterized also fluidically connected to each other.
  • each low pressure fluid line 6 a 'to d' from the cooling heads 2 a to d to the low pressure fluid collection line 10 and / or in each low pressure fluid Line 6 a to d be provided from the low pressure fluid collection line 10 to the compressors 3 a to d out valves 7 e to h, eg overflow valves or return flow valves or controllable valves. It is based on the compressors 3 a to d on the
  • the working fluid On the compressors 3 a to d, the working fluid is compressed, whereby it heats up and can release the heat to cooling water or in another form to the environment.
  • the compressors 3 a to d and the cold heads 2 a to d can each be electrically connected to one another via a control line 4 a to d with its own control, as shown in FIG. 1, or via a common electrical control unit 8, as shown in FIG 2.
  • the controller 8 may be electrically connected only to the cold heads 2 a to d and these controls, as shown in Fig. 2.
  • the controller 8 may be connected via control lines to the compressors 3a to d and the cold heads 2a to d. This allows control of the cooling capacity provided by the compressor 3 a to d, e.g. in the form of compressed working fluid, and at the same time the cold heads 2 a to d, respectively corresponding to the at
  • Cold heads require cooling capacity.
  • a temperature sensor can be provided on the cold heads 2 a to d, which measures the temperature at the cold head 2 a to d.
  • the Control or regulation may include a control or regulating device on the cold head 2 a to d and / or on the compressor 3 a to d, which is not shown in the figures for simplicity.
  • a central controller 8 is provided, as shown in Fig. 2.
  • the lines 5 a to d ', 6 a to d', 9 and 10 Puf ⁇ fervolumina can be provided, which are not shown in the figures for simplicity.
  • the buffer volumes can buffers or reduce this pressure fluctuations, which leads to an improved, ie more continuous cooling.
  • the collecting lines 9 and / or 10 may also be designed as buffer volumes or unfold their effect.
  • the compressors 3 a to d of erfindungsge ⁇ MAESSEN device can also be easily maintained because when switching off or failure of a compressor 3 a to d an increase in the power of the other compressors 3 a to d can replace the performance of a compressor 3 a to d ,
  • the system also becomes more flexible by allowing compressors to be switched on or off as cooling performance requirements change without taking the device out of service and shutting down the machine.
  • inventive embodiments and variants described above can be used individually and in combination. They may also be used in combination with what has been described as well as well known prior art embodiments. Thus, for example differed ⁇ Liche arrangements of control and to be controlled Compo- possible. Coolants such as helium or nitrogen may be used singly or in combination. Also, an arrangement of additional valves, such as backflow valves or electrically controlled or controlled valves in the collection line and / or the lines to the cold heads and / or the compressors out possible.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung (1) zur Kühlung einer supraleitenden Maschine mit wenigstens zwei Kaltköpfen (2a bis 2d) und mit wenigstens zwei Kompressoren (3a bis 3d). Die Kaltköpfe (2a bis 2d) sind jeweils über wenigstens eine Fluid-Leitung (5a bis 5d', 6a bis 6d' ) fluidisch mit wenigstens einem Kompressor (3a bis 3d) verbunden. Die Vorrichtung (1) weist erfindungsgemäß wenigstens eine Fluidsammel-Leitung (9, 10) auf. Weiterhin bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zum Betrieb der zuvor beschriebenen Vorrichtung, bei welchem die Kompressoren (3a bis 3d) und die Kaltköpfe (2a bis 2d) über die wenigstens eine Fluidsammel-Leitung (9, 10) fluidisch miteinander verbunden werden.

Description

Beschreibung
Vorrichtung zur Kühlung einer supraleitenden Maschine und Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Kühlung einer supraleitenden Maschine mit wenigstens zwei Kaltköpfen und mit wenigstens zwei Kompressoren. Die Kaltköp¬ fe sind jeweils über wenigstens eine Fluid-Leitung fluidisch mit wenigstens einem Kompressor verbunden. Weiterhin bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zum Betrieb der zuvor beschriebenen Vorrichtung.
Bei der Kühlung supraleitender Maschinen werden Kaltköpfe, z.B. Gifford-McMahon Kaltköpfe eingesetzt. Diese stellen die für die Kühlung der Teile der Maschine, welche für die Supra¬ leitung auf kryogener Temperatur gehalten werden müssen, notwendige Kälteleistung bereit. Für eine Kühlung mit flüssigem Stickstoff müssen z.B. Temperaturen kleiner 77K und für eine Kühlung mit flüssigem Helium müssen z.B. Temperaturen von kleiner 4K mit einer Vorrichtung zur Kühlung erreicht werden.
Die Vorrichtung zur Kühlung umfasst in der Regel einen Kaltkopf, eine Kompressoreinheit und dazugehörige Verbindungslei- tungen. Die Verbindungsleitungen sind häufig aus einer Hoch- und aus einer Niederdruckleitung zusammengesetzt. Über eine Steuerleitung kann ein Kaltkopf-Drehventil die Kälteleistung, welche von der Kompressoreinheit erzeugt wird, am Kaltkopf steuern. Im Weiteren wird unter Steuern ebenfalls ein Regeln mit Hilfe einer Regelung verstanden. So kann z.B. der Kaltkopf auf den Kompressor rückwirken, damit bei weniger Bedarf an Kälteleistung der Kompressor abgestellt oder zumindest die produzierte Kälteleistung reduziert wird. Aus dem Stand der Technik sind Vorrichtungen zur Kühlung bekannt, welche mehrere Kompressor-Kaltkopf-Einheiten umfassen, jeweils mit dazugehörigen Verbindungsleitungen. So ist z.B. aus der noch nicht veröffentlichten DE 10 2010 041 194 be- kannt, dass jeweils ein Kaltkopf mit einem Kompressor über eine Hochdruckleitung zur Versorgung des Kaltkopfes mit Arbeitsfluid verbunden ist. In der Regel ist das Arbeitsfluid ein Gas wie z.B. Helium oder Stickstoff. Es kann aber auch eine Flüssigkeit als Arbeitsfluid verwendet werden. Das Ar¬ beitsfluid wird am Kompressor komprimiert, wobei die entste¬ hende Wärme an die Umgebung abgegeben wird. Das komprimierte Arbeitsfluid wird mit hohem Druck durch die Hochdruckleitung zum Kaltkopf geleitet. Am Kaltkopf wird das Arbeitsfluid ex- pandiert, wobei es sich abkühlt und den Kaltkopf kühlt. Das expandierte Arbeitsfluid mit niedrigerem Druck wird dann vom Kaltkopf wieder über eine Niederdruckleitung zum Kompressor zurückgeführt, wodurch ein geschlossener Fluidkreislauf ge¬ bildet ist, jeweils zwischen einem Kompressor und einem Kalt- köpf.
Ein Nachteil der aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen zum Kühlen von supraleitenden Maschinen ist, dass bei Ausfall z.B. durch technischen Defekt einer Komponente der Vorrichtung, beispielsweise eines Kompressors und/oder eines Kaltkopfes, die sichere Kühlung der Maschine nicht mehr ge¬ währleistet sein kann. Ein weiterer Nachteil ist, dass bei starker Änderung der gewünschten Kühlleistung Wartungszeiten notwendig sind, da um einen weiteren Kompressor anzuschlie- ßen, die Vorrichtung komplett abgeschaltet sein muss.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, eine Vorrichtung zur Kühlung einer supraleitenden Maschine und ein Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung anzugeben, welche die zuvor beschriebenen Probleme überwinden. Insbesondere ist es Aufgabe der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine sichere Kühlung der Maschine zu gewährleisten, auch bei Ausfall einer Komponente wie z.B. eines Kompressors und/oder eines Kaltkop¬ fes. Weiterhin ist es Aufgabe der erfindungsgemäßen Vorrich- tung eine Wartung zu ermöglichen, ohne die Kühlung komplett einzustellen und die Maschine außer Betrieb nehmen zu müssen. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, welches die zuvor beschriebenen Probleme ebenfalls löst.
Die angegebene Aufgabe wird bezüglich der Vorrichtung zur Kühlung einer supraleitenden Maschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und bezüglich des Verfahrens zum Betrieb der Vor¬ richtung mit den Merkmalen des Anspruchs 14 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrich- tung zur Kühlung einer supraleitenden Maschine und des Verfahrens zum Betrieb der Vorrichtung gehen aus den jeweils zu¬ geordneten abhängigen Unteransprüchen hervor. Dabei können die Merkmale des Hauptanspruchs mit Merkmalen der Unteran¬ sprüche und Merkmale der Unteransprüche untereinander kombi- niert werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Kühlung einer supralei¬ tenden Maschine umfasst wenigstens zwei Kaltköpfen und we¬ nigstens zwei Kompressoren. Die Kaltköpfe sind jeweils über wenigstens eine Fluid-Leitung fluidisch mit wenigstens einem Kompressor verbunden. Die Vorrichtung weist erfindungsgemäß wenigstens eine Fluidsammel-Leitung auf.
Über die Fluidsammel-Leitung sind die Kompressoren und die Kaltköpfe alle fluidisch über ein Arbeitsfluid miteinander verbunden. Bei Ausfall eines Kompressors können die restli¬ chen Kompressoren über die Fluidsammel-Leitung eine sichere und kontinuierliche Kühlleistung an den Kaltköpfen sicher stellen. Ebenfalls bei einer Wartung eines Kompressors oder mehrerer Kompressoren kann über die gemeinsame Fluidsammel- Leitung mit Hilfe der restlichen Kompressoren eine sichere Versorgung aller Kaltköpfe mit Arbeitsfluid bzw. Kühlleistung sicher gestellt werden. Dadurch muss die Maschine bei einer Wartung oder einem Ausfall von Kompressoren nicht außer Be- trieb genommen werden, sondern eine Kühlung der supraleitenden Komponenten in der Maschine kann aufrecht erhalten werden . Die Kaltköpfe können jeweils mit wenigstens einer elektri¬ schen Steuerleitung elektrisch verbunden sein. Dadurch ist eine Steuerung oder Regelung der Kaltköpfe abhängig der benötigten Kühlleistung möglich. Die Vorrichtung kann wenigstens eine zentrale elektrische Steuerung aufweisen, welche mit der wenigstens einen elektrischen Steuerleitung, insbesondere mit allen elektrischen Steuerleitungen elektrisch verbunden ist. Die zentrale elektrische Steuerung kann alternativ oder zusätzlich mit dem wenigstens einen Kompressor verbunden sein. Dadurch ist eine Steuerung der Kompressoren abhängig von der an den Kühlköpfen benötigten Kälteleistung möglich. Es kann bei Ausfall einer Komponente, wie z.B. eines Kompressors, über die zentrale elektrische Steuerung eine Steuerung oder Regelung der anderen Komponenten wie z.B. der anderen Kom- pressoren erfolgen, um den Leistungsausfall der einen ausgefallenen Komponente zu kompensieren.
Die wenigstens eine Fluid-Leitung kann jeweils aus wenigstens einer Hochdruckfluid-Leitung und aus wenigstens einer Nie- derdruckfluid-Leitung aufgebaut sein. Die Fluidsammel-Leitung kann aus wenigstens einer Hochdruckfluidsammel-Leitung und aus wenigstens einer Niederdruckfluidsammel-Leitung aufgebaut sein. So kann z.B. ein Arbeitsfluid, wie z.B. Helium oder Stickstoff, durch den Kompressor komprimiert werden, d.h. dessen Druck erhöht werden, und über die Hochdruckfluid- Leitung, die Hochdruckfluidsammel-Leitung und weiter über die Hochdruckfluid-Leitung zu den Kühlköpfen transportiert werden. Die Kühlleistung, welche das Arbeitsfluid am Kompressor durch Verdichtung und Abführung der dabei entstandenen Wärme- menge an die Umwelt erhalten hat, kann das Arbeitsfluid am
Kaltkopf durch Ausdehnung bzw. Druckerniedrigung wieder abgeben. Durch Druckerniedrigung findet insbesondere eine adiaba¬ tische Ausdehnung unter Abkühlung des Arbeitsfluids statt. Die Kälteleistung gibt das Arbeitsfluid an den Kaltkopf unter Druckerniedrigung durch Wärmetausch ab. Das Arbeitsfluid wird dann über die Niederdruckfluid-Leitung, die Niederdruckfluidsammel-Leitung und weiter über die Niederdruckfluid-Leitung zu dem wenigstens einen Kompressor transportiert, wodurch ein geschlossener Kreislauf hergestellt sein kann. Die Transport¬ vorgänge der Fluide können durch Pumpen, durch Druckunterschiede und/oder durch Schwerkraft erfolgen. In der Regel erfolgt der Transport durch die Druckunterschiede.
Alternativ kann ein Transport von flüssigem und/oder gasförmigem Arbeitsfluid auch statt über getrennte Hochdruck- und Niederdruckfluid-Leitungen über gemeinsame Leitungen erfolgen .
Die wenigstens zwei Kaltköpfe und die wenigstens zwei Kom¬ pressoren können über die Hochdruckfluid-Leitungen miteinander fluidisch verbunden sein, wobei wenigstens zwei, insbe¬ sondere alle Hochdruckfluid-Leitungen über die wenigstens ei- ne gemeinsame Hochdruckfluidsammel-Leitung miteinander fluidisch verbunden sind. Die wenigstens zwei Kaltköpfe und die wenigstens zwei Kompressoren können über die Niederdruck- fluid-Leitungen miteinander fluidisch verbunden sein, wobei wenigstens zwei, insbesondere alle Niederdruckfluid-Leitungen über die wenigstens eine gemeinsame Niederdruckfluidsammel- Leitung miteinander fluidisch verbunden sind.
Die wenigstens eine Fluid-Leitung kann wenigstens ein Ventil umfassen. Dieses Ventil kann z.B. ein Überströmventil oder ein elektrisch steuerbares Ventil sein. Die wenigstens eine Fluid-Leitung, welche aus wenigstens einer Hochdruckfluid- Leitung und aus wenigstens einer Niederdruckfluid-Leitung aufgebaut ist, kann wenigstens ein Ventil jeweils in jeder Hochdruckfluid-Leitung und/oder wenigstens ein Ventil jeweils in jeder Niederdruckfluid-Leitung umfassen, zur Vermeidung von fluidischen Rückströmungen und/oder zur Steuerung der Fluidströme .
Die Kompressoren können Helium-Kompressoren sein oder umfas- sen. Die Fluidsammel-Leitung kann ein Helium-Bus-System sein oder Teil eines Helium-Bus-Systems sein. Statt Helium kann auch ein anderes Arbeitsfluid verwendet werden, wie z.B.
Stickstoff . Die Kompressoren können ölhaltige oder ölfreie Kompressoren sein oder umfassen, insbesondere Linearkompressoren. Die Leitungen können Puffervolumina umfassen, insbesondere zum Dämpfen von Druckänderungen. Dadurch wird ein kontinuierliches Kühlen der zu kühlenden Maschinenteile sicher ge¬ stellt . Das Verhältnis der Anzahl der Kompressoren zu den Kaltköpfen kann ungleich 1:1 sein. Da die Kompressoren mit den Kaltköpfen fluidisch über die Fluidsammel-Leitung verbunden sind, ist keine 1:1 Zuordnung eines Kompressors jeweils zu einem Kaltkopf notwendig. Die Kälteleistung kann angepasst werden durch Zu- und/oder Abschalten von Kompressoren und bei Wartung können Kompressoren ebenfalls abgeschaltet werden, ohne dass ein Gesamtausfall der Maschine bzw. der Kühlung der Ma¬ schine erfolgt. Dies erhöht die Zuverlässigkeit der Vorrich¬ tung und ermöglicht einen Dauerbetrieb ohne Ausfallzeiten z.B. bei Wartung von Komponenten.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betrieb der zuvor be¬ schriebenen Vorrichtung umfasst, dass die Kompressoren und die Kaltköpfe über wenigstens eine gemeinsame Fluidsammel- Leitung fluidisch verbunden werden, durch welche insbesondere ein Arbeitsfluid von den Kompressoren zu den Kaltköpfen und/oder umgekehrt strömt. Über die Fluidsammel-Leitung sind alle Kompressoren mit allen Kaltköpfen fluidisch verbunden, was die zuvor unter der Vorrichtung beschriebenen Vorteile aufweist. Bei einem geschlossenen Kreislauf werden eine kontinuierliche und sichere Kühlung und ein sicherer Betrieb der Maschine bzw. der zu kühlenden Einrichtung ermöglicht.
Die Zahl der im Betrieb befindlichen Kompressoren und Kalt- köpfe kann im Betrieb geändert werden, insbesondere durch Zu- oder Abschalten der Kompressoren gesteuert oder geregelt. Dies kann insbesondere über eine zentrale elektrische Steue¬ rung erfolgen. Dadurch muss nicht für jeden Kompressor eine eigene Steuerung oder Regelung vorgesehen werden, was Kosten spart. Eine gemeinsame Steuerung oder Regelung der Kompresso¬ ren z.B. abhängig von den Kaltköpfen und/oder umgekehrt bzw. der Komponenten des Systems abhängig voneinander, ermöglicht ein besseres Zusammenspiel der Kompressoren und/oder Kaltköp¬ fe und eine bessere Steuerung der benötigten Kaltleistung.
Die mit dem Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung zur Kühlung einer supraleitenden Maschine verbundenen Vorteile sind ana- log den Vorteilen, welche zuvor im Bezug auf die Vorrichtung zur Kühlung einer supraleitenden Maschine beschrieben wurden.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung mit vorteilhaften Weiterbildungen gemäß den Merkmalen der abhängigen Ansprüche werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein.
Es wird in den Figuren dargestellt: Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 1 zur Kühlung einer supraleitenden Maschine mit voneinander getrennten Kompressor 3 a bis d - Kühlkopf 2 a bis d - Paaren nach dem Stand der Technik, und Fig. 2 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemä¬ ßen Vorrichtung 1 zur Kühlung einer supraleitenden Maschine mit gemeinsamer Fluidsammel-Leitung 9, 10.
In der Fig. 1 ist eine Vorrichtung 1 zur Kühlung einer supra- leitenden Maschine mit voneinander getrenntem Kompressor 3 a bis d - Kühlkopf 2 a bis d - Paaren nach dem Stand der Tech¬ nik schematisch dargestellt. Im Weiteren wird exemplarisch anhand eines geschlossenen Kühlkreislaufs mit einem Kompres¬ sor 3 a bis d - Kühlkopf 2 a bis d - Paar die Funktionsweise beschrieben. In Fig. 1 sind vier geschlossene Kühlkreisläufe mit jeweils einem Kompressor 3 a bis d - Kühlkopf 2 a bis d - Paar dargestellt. Eine Vorrichtung zur Kühlung einer supraleitenden Maschine kann auch andere Anzahlen an Kompressor 3 a bis d - Kühlkopf 2 a bis d - Paaren enthalten, z.B. zwei, drei oder mehr als vier.
Ein Kompressor 3 a bis d ist jeweils über eine Hochdruckflu- id-Leitung 5 a bis d mit einem Kaltkopf 2 a bis d fluidisch verbunden. Das am Kompressor 3 a bis d verdichtete Fluid wird mit einem erhöhten Druck zum Kaltkopf 2 a bis d geleitet. Beim Verdichten am Kompressor 3 a bis d entstehende Wärmemengen werden am Kompressor 3 a bis d z.B. durch ein Kühlfluid wie Wasser abgeführt. Der Transport des Fluids vom Kompressor 3 a bis d zum Kaltkopf 2 a bis d erfolgt in der Regel durch Druckunterschiede. Alternativ kann ein Transport auch per Schwerkraft oder mit Hilfe von in den Figuren der Einfachheit halber nicht dargestellter Pumpen erfolgen. Der Kompressor 3 a bis d kann den Fluidtransport aber auch selbst durch den Druckaufbau ermöglichen.
Am Kaltkopf 2 a bis d gibt das Arbeitsfluid Kälteleistung ab, z.B. durch adiabatische Ausdehnung verbunden mit einer Abküh- lung des Fluids. Mit der Kälteleistung wird der Kaltkopf 2 a bis d gekühlt. Das Arbeitsfluid erwärmt sich dabei und dessen Druck ist erniedrigt. Das expandierte Arbeitsfluid wird über eine Niederdruckfluid-Leitung 6 a bis d wieder zum Kompressor 3 a bis d geleitet, wodurch ein geschlossener Kühlkreislauf entsteht.
Am Kompressor 3 a bis d wird das Arbeitsfluid wieder kompri¬ miert, wodurch der zuvor beschriebene Prozess von Vorne be¬ ginnt .
Der Kompressor 3 a bis d und der Kaltkopf 2 a bis d ist je¬ weils über eine Steuerleitung 4 a bis d elektrisch miteinander verbunden. Die Steuerleitung 4 a bis d ermöglicht eine Steuerung der vom Kompressor 3 a bis d bereitgestellten Käl- teleistung, z.B. in Form von komprimiertem Arbeitsfluid. Dies kann abhängig von der vom Kaltkopf 2 a bis d benötigten Kälteleistung erfolgen, welche z.B. über einen Temperatursensor am Kaltkopf 2 a bis d gemessen wird. Die Steuerung bzw. Rege- lung kann eine Steuer- bzw. Regeleinrichtung am Kaltkopf 2 a bis d und/oder am Kompressor 3 a bis d umfassen, welche der Einfachheit halber in den Figuren nicht dargestellt ist. Die Kühlung einer Maschine mit der zuvor beschriebenen Vorrichtung 1 ist aus dem Stand der Technik, z.B. der noch nicht veröffentlichten DE 10 2010 041 194, bekannt und soll deshalb im Weiteren nicht näher ausgeführt werden. Die Kaltköpfe 2 a bis d dienen in der Regel der Kühlung von Kühlfluid, welches direkt oder indirekt die zu kühlenden Teile der Maschine kühlt .
In Fig. 2 ist eine schematische Darstellung einer erfindungs¬ gemäßen Vorrichtung 1 zur Kühlung einer supraleitenden Ma- schine mit gemeinsamer Fluidsammel-Leitung 9, 10 gezeigt. Das Ausführungsbeispiel in Fig. 2 zeigt vier Kompressoren 3 a bis d und vier Kaltköpfe 2 a bis d. Alternativ können auch andere Anzahlen von Kompressoren und Kaltköpfen verwendet werden, insbesondere ungleiche Anzahlen von Kompressoren und Kaltköp- fen.
Die Fluidsammel-Leitung 9, 10 im Ausführungsbeispiel der Fig. 2 ist in zweiteiliger Form ausgeführt, mit einer Hochdruck- fluidsammel-Leitung 9 und einer Niederdruckfluidsammel-Lei- tung 10. Alternativ zu der Ausführung mit einer getrennten Hochdruckfluidsammel-Leitung 5 a bis d und einer Niederdruckfluidsammel-Leitung 6 a bis d kann auch nur eine Fluidsammel-Leitung 9, 10 vorgesehen sein, wobei das Fluid z.B. in flüssiger Form von den Kompressoren 3 a bis d zu den Kaltköp- fen 2 a bis d fließt und in gasförmiger Form das Fluid von den Kaltköpfen 2 a bis d zu den Kompressoren 3 a bis d wieder zurück strömt.
Ein Kompressor 3 a bis d ist jeweils über eine Hochdruckflu- id-Leitung 5 a bis d mit der Hochdruckfluidsammel-Leitung 9 fluidisch verbunden. Über die Hochdruckfluidsammel-Leitung 9 sind somit alle Kompressoren 3 a bis d miteinander fluidisch verbunden. Die Kaltköpfe 2 bis d sind jeweils über eine Hochdruckfluid-Leitung 5 a' bis d' mit der Hochdruckfluidsam- mel-Leitung 9 fluidisch verbunden. Über die Hochdruckfluid- sammel-Leitung 9 sind somit auch alle Kaltköpfe 2 a bis d miteinander fluidisch verbunden.
Das an den Kompressoren 3 a bis d jeweils komprimierte Fluid wird mit einem erhöhten Druck zu den Kaltköpfen 2 a bis d geleitet. Dies kann per Schwerkraft, mit Hilfe von in den Figu¬ ren der Einfachheit halber nicht dargestellter Pumpen oder per Druckunterschied erfolgen. Am technisch einfachsten erfolgt es, durch die vom Kompressor 3 a bis d erzeugten Druckunterschiede. Um ein Rückströmen von Kühlfluid von der
Hochdruckfluidsammel-Leitung 9 zu den Kompressoren 3 a bis d zu verhindern, kann ein Ventil 7a bis 7d, z.B. ein Überstrom- bzw. Rückstromventil oder ein elektrisch steuerbares Ventil, jeweils in den Hochdruckfluid-Leitungen 5 a bis d zu den Kompressoren 3 a bis d hin vorgesehen sein.
An den Kaltköpfen 2 a bis d jeweils gibt das Arbeitsfluid Kälteleistung ab, z.B. durch adiabatische Ausdehnung verbunden mit einer Abkühlung des Fluids. Mit der Kälteleistung wird der jeweilige Kaltkopf 2 a bis d gekühlt. Das Arbeits¬ fluid erwärmt sich dabei und dessen Druck wird verringert. Das expandierte Arbeitsfluid wird über eine Niederdruckfluid- Leitung 6 a bis d' wieder zum Kompressor 3 a bis d geleitet. Dies erfolgt über eine gemeinsame Niederdruckfluidsammel- Leitung 10. Die Kaltköpfe 2 a bis d sind jeweils fluidisch über eine Niederdruckfluid-Leitung 6 a' bis d' mit der Niederdruckfluidsammel-Leitung 10 verbunden. Die Kompressoren 3 a bis d sind ebenfalls jeweils fluidisch über eine Nieder¬ druckfluid-Leitung 6 a bis d mit der Niederdruckfluidsammel- Leitung 10 verbunden. Durch die gemeinsame Niederdruckfluid¬ sammel-Leitung 10 sind somit alle Kompressoren 3 a bis d miteinander und mit allen Kaltköpfen 2 a bis d fluidisch verbun- den, welche dadurch ebenfalls miteinander fluidisch verbunden sind . Um Rückströmungen von den Kompressoren 3 a bis d zu der Niederdruckfluidsammel-Leitung 10 zu verhindern, können in jeder Niederdruckfluid-Leitung 6 a' bis d' von den Kühlköpfen 2 a bis d zu der Niederdruckfluidsammel-Leitung 10 hin und/oder in jeder Niederdruckfluid-Leitung 6 a bis d von der Niederdruckfluidsammel-Leitung 10 zu den Kompressoren 3 a bis d hin Ventile 7 e bis h vorgesehen sein, z.B. Überströmventile bzw. Rückstromventile oder steuerbare Ventile. Es ist ausgehend von den Kompressoren 3 a bis d über die
Hochdruckfluid-Leitungen 4a bis d, die Hochdruckfluidsammel- Leitung 9, die Hochdruckfluid-Leitungen 4 a' bis d' zu den Kaltköpfen 2 a bis d hin und zurück von den Kaltköpfen 2 a bis d, über die Niederdruckfluid-Leitungen 5 a' bis d' und über die Niederdruckfluidsammel-Leitung 10 sowie die Niederdruckfluid-Leitungen 5 a bis d zu den Kompressoren 3 a bis d hin ein geschlossener Kühlkreislauf geschaffen.
An den Kompressoren 3 a bis d wird das Arbeitsfluid kompri- miert, wodurch es sich erwärmt und die Wärme an Kühlwasser oder in anderer Form an die Umgebung abgeben kann.
Die Kompressoren 3 a bis d und die Kaltköpfe 2 a bis d können jeweils über eine Steuerleitung 4 a bis d mit eigener Steue- rung, wie in Fig. 1 gezeigt, elektrisch miteinander verbunden sein oder über eine gemeinsame elektrische Steuerung 8, wie in Fig. 2 dargestellt. Die Steuerung 8 kann elektrisch nur mit den Kaltköpfen 2 a bis d verbunden sein und diese Steuern, wie in Fig. 2 dargestellt. Alternativ, nicht in den Fi- guren dargestellt, kann die Steuerung 8 über Steuerleitungen mit den Kompressoren 3 a bis d und den Kaltköpfen 2a bis d verbunden sein. Dies ermöglicht eine Steuerung der vom Kompressor 3 a bis d jeweils bereitgestellten Kälteleistung, z.B. in Form von komprimiertem Arbeitsfluid, und gleichzeitig der Kaltköpfe 2 a bis d, jeweils entsprechend der an den
Kaltköpfen benötigten Kälteleistung. Dazu kann z.B. an den Kaltköpfen 2 a bis d jeweils ein Temperatursensor vorgesehen sein, welcher am Kaltkopf 2 a bis d die Temperatur misst. Die Steuerung bzw. Regelung kann eine Steuer- bzw. Regeleinrichtung am Kaltkopf 2 a bis d und/oder am Kompressor 3 a bis d umfassen, welche der Einfachheit halber in den Figuren nicht dargestellt ist. Alternativ ist eine zentrale Steuerung 8 vorgesehen, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist.
In den Leitungen 5 a bis d' , 6 a bis d' , 9 und 10 können Puf¬ fervolumina vorgesehen sein, welche der Einfachheit halber in den Figuren nicht dargestellt sind. Die Puffervolumina können bei Druckschwankungen diese wegpuffern bzw. verringern, was zu einer verbesserten, d.h. kontinuierlicheren Kühlung führt. Die Sammel-Leitungen 9 und/oder 10 können auch als Puffervolumina ausgelegt sein bzw. deren Wirkung entfalten.
Durch die Verwendung eines gemeinsamen Kreislaufs zwischen allen Kompressoren 3 a bis d und allen Kaltköpfen 2 a bis d über die gemeinsamen Sammel-Leitungen 9 und 10, wie es in Fig. 2 erfindungsgemäß dargestellt ist, ist im Gegensatz zum Stand der Technik, siehe Fig. 1 mit jeweils getrennten Kreis¬ läufen, welche jeweils einen Kompressor 3 a bis d und einen Kaltkopf 2 a bis d fluidisch verbinden, eine höhere Zuverläs¬ sigkeit der Vorrichtung zur Kühlung einer supraleitenden Maschine erreicht. Die Kompressoren 3 a bis d der erfindungsge¬ mäßen Vorrichtung können auch leichter gewartet werden, da bei Abschalten oder Ausfall eines Kompressors 3 a bis d eine Erhöhung der Leistung der anderen Kompressoren 3 a bis d die Leistung des einen Kompressors 3 a bis d ersetzen kann. Das System wird auch flexibler, indem bei geänderten Anforderungen an die Kühlleistung zum Beispiel Kompressoren zu- oder abgeschaltet werden können, ohne die Vorrichtung außer Betrieb zu nehmen und die Maschine abschalten zu müssen.
Die zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiele und Varianten können einzeln und in Kombination verwendet werden. Sie können auch in Kombination mit dem Beschriebenen sowie mit allgemein bekannten Ausführungsbeispielen aus dem Stand der Technik verwendet werden. So sind z.B. unterschied¬ liche Anordnungen der Steuerung und der zu steuernden Kompo- nenten möglich. Kühlflüssigkeiten wie Helium oder Stickstoff können einzeln oder in Kombination verwendet werden. Auch ist eine Anordnung von zusätzlichen Ventilen, wie z.B. Rückstromventilen oder elektrisch geregelt oder gesteuerten Ventilen in der Sammel-Leitung und/oder den Leitungen zu den Kaltköpfen und/oder den Kompressoren hin möglich.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung (1) zur Kühlung einer supraleitenden Maschine mit wenigstens zwei Kaltköpfen (2a bis 2d) und mit wenigstens zwei Kompressoren (3a bis 3d) , wobei die Kaltköpfe (2a bis 2d) jeweils über wenigstens eine Fluid-Leitung (5a bis 5d' , 6a bis 6d' ) fluidisch mit wenigstens einem Kompressor (3a bis 3d) verbunden sind,
dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) wenigstens eine Fluidsammel-Leitung (9, 10) aufweist.
2. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kaltköpfe (2a, 2b, 2c, 2d) jeweils mit wenigstens einer elektrischen Steuerleitung (4a bis 4d) elektrisch ver- bunden sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) wenigstens eine zentrale elektrische Steuerung (8) aufweist, welche mit der wenigstens einen elektrischen Steuerleitung (4a bis 4d) , insbesondere mit al¬ len elektrischen Steuerleitungen (4a bis 4d) , elektrisch verbunden ist und/oder mit wenigstens einem Kompressor (3a bis 3d) elektrisch verbunden ist.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Fluid-Leitung (5a bis 5d' , 6a bis 6d' ) jeweils aus wenigstens einer
Hochdruckfluid-Leitung (5a bis 5d' ) und aus wenigstens einer Niederdruckfluid-Leitung (6a bis 6d' ) aufgebaut ist.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidsammel-Leitung (9, 10) aus wenigstens einer Hochdruckfluidsammel-Leitung (9) und aus wenigstens einer Niederdruckfluidsammel-Leitung (10) aufge- baut ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Kaltköpfe (2a bis 2d) und die wenigstens zwei Kompressoren (3a bis 3d) über die Hochdruckfluid- Leitungen (5a bis 5d' ) miteinander fluidisch verbunden sind, wobei wenigstens zwei, insbesondere alle Hochdruckfluid- Leitungen (5a bis 5d' ) über die wenigstens eine gemeinsame Hochdruckfluidsammel-Leitung (9) miteinander fluidisch verbunden sind.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Kaltköpfe (2a bis 2d) und die wenigstens zwei Kompressoren (3a bis 3d) über die
Niederdruckfluid-Leitungen (6a bis 6d' ) miteinander fluidisch verbunden sind, wobei wenigstens zwei, insbesondere alle Nie¬ derdruckfluid-Leitungen (6a bis 6d' ) über die wenigstens eine gemeinsame Niederdruckfluidsammel-Leitung (10) miteinander fluidisch verbunden sind.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Fluid-Leitung (5a bis 5d' , 6a bis 6d' ) wenigstens ein Ventil (7a bis 7h) umfasst.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Fluid-Leitung (5a bis 5d' , 6a bis 6d' ) , welche aus wenigstens einer Hochdruckfluid- Leitung (5a bis 5d' ) und aus wenigstens einer Niederdruckflu- id-Leitung (6a bis 6d' ) aufgebaut ist, wenigstens ein Ven¬ til (7a bis 7d) jeweils in jeder Hochdruckfluid-Leitung (5a bis 5d' ) umfasst und/oder wenigstens ein Ventil (7e bis 7h) jeweils in jeder Niederdruckfluid-Leitung (6a bis 6d' ) um- fasst, zur Vermeidung von fluidischen Rückströmungen .
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompressoren (3a, 3b, 3c, 3d) Helium-Kompressoren sind oder umfassen und/oder dass die Flu- idsammel-Leitung (9, 10) ein Helium-Bus-System ist oder Teil eines Helium-Bus-System ist.
11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompressoren (3a, 3b, 3c, 3d) ölhaltige oder ölfreie Kompressoren sind oder umfassen, insbesondere Linearkompressoren.
12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungen (5a bis 5d' , 6a bis 6d' , 9, 10) Puffervolumina umfassen, insbesondere zum Dämpfen von Druckänderungen.
13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Anzahl der Kom¬ pressoren (3a bis 3d) zu den Kaltköpfen (2a bis 2d) ungleich 1:1 ist .
14. Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompressoren (3a bis 3d) und die Kaltköpfe (2a bis 2d) über wenigstens eine gemeinsame Fluidsammel-Leitung (9, 10) flui- disch verbunden werden, durch welche insbesondere ein Ar- beitsfluid von den Kompressoren (3a bis 3d) zu den Kaltköpfen (2a bis 2d) und/oder umgekehrt strömt.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahl der im Betrieb befindlichen Kompressoren (3a bis 3d) und/oder Kaltköpfe (2a bis 2d) im Betrieb geändert wird, ins¬ besondere durch Zu- oder Abschalten gesteuert oder geregelt über insbesondere eine zentrale elektrische Steuerung (8).
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