DE60222920T2

DE60222920T2 - Buchse für pulsationsrohrkühlvorrichtung

Info

Publication number: DE60222920T2
Application number: DE60222920T
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Stautner; Florian Steinmeyer
Original assignee: Siemens Magnet Technology Ltd
Current assignee: Siemens Magnet Technology Ltd
Priority date: 2001-10-19
Filing date: 2002-10-21
Publication date: 2008-07-24
Anticipated expiration: 2022-10-22
Also published as: CN1606680A; WO2003036207A2; GB2382126A; DE60222920D1; GB2382126B; WO2003036207A3; US7350363B2; GB0125188D0; EP1436555A2; EP1436555B1; AU2002350601A1; JP2008111666A; CN100507404C; US20050103025A1; GB0224418D0; JP2005506508A

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft Pulsrohrkühler zum Rückkondensieren kryogener Flüssigkeiten. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung dieselben für Magnetresonanztomographie-Systeme.
Hintergrund der Erfindung
Bei vielen kältetechnischen Anwendungen werden Bauteile, z. B. supraleitende Spulen für die Magnetresonanztomographie (MRT), supraleitende Transformatoren, Generatoren, Elektronik, gekühlt, indem sie in Kontakt mit einem Volumen von verflüssigten Gasen (z. B. Helium, Neon, Stickstoff, Argon, Methan) gehalten werden. Jede Ableitung in den Bauteilen oder Wärme, die in das System gelangt, bewirkt, dass das Volumen teilweise auskocht. Um den Verlusten Rechnung zu tragen, ist ein Nachfüllen erforderlich. Diese Wartungsarbeit wird von vielen Benutzern als problematisch betrachtet, und im Laufe der Jahre wurden große Anstrengungen unternommen, um Kühler einzuführen, welche eventuell verloren gegangene Flüssigkeit direkt in das Bad rückkondensieren.
Als ein Beispiel für den Stand der Technik ist in 1 eine Ausführungsform eines zweistufigen Gifford-McMahon-(GM-)Kaltkopf-Rückkondensators eines MRT-Magneten dargestellt. Damit der GM-Kaltkopf, der allgemein mit 10 bezeichnet ist, zwecks Wartung oder Reparatur ausgebaut werden kann, ist er in eine Ummantelung ("Strumpf") eingesetzt, welche die Außenseite eines Vakuumgefäßes 16 (bei Raumtemperatur) mit einem Heliumbad 18 bei 4 K verbindet. Die MRT-Magneten sind mit 20 bezeichnet. Die Ummantelung ist aus dünnwandigen Rohren aus nichtrostendem Stahl hergestellt, die eine Hülle (Buchse) der ersten Stufe 12 und eine Hülle der zweiten Stufe 14 bilden, um die Wärmeleitung von Raumtemperatur zum kalten Ende der Ummantelung, das bei kryogenen Temperaturen arbeitet, auf ein Minimum zu begrenzen.
Die Ummantelung ist mit Heliumgas 30 gefüllt, welches eine Temperatur von ungefähr 4,2 K am kalten Ende und Raumtemperatur am warmen Ende aufweist. Die Hülle der ersten Stufe 12 des Kaltkopfes ist mit einer Zwischenwärmestation der Ummantelung 22 verbunden, um Wärme bei einer Zwischentemperatur, z. B. 40 K–80 K, zu entziehen, und mit welcher die Hülle 14 ebenfalls verbunden ist. Die zweite Stufe des Kaltkopfes 24 ist mit einem Heliumgas-Rückkondensator 26 verbunden. Wärme entsteht durch die Leitung von Wärme durch den Hals hindurch nach unten, durch von einem Wärmestrahlungsschirm 42 ausgestrahlte Wärme sowie aus irgendwelchen anderen Wärmequellen, zum Beispiel aus einem mechanischen Aufhängungssystem für den Magneten (nicht dargestellt) sowie aus einem Wartungshals (ebenfalls nicht dargestellt), der für das Füllen des Bades mit Flüssigkeiten, den Zugang für die Verdrahtung der Messinstrumente, als Weg für das Entweichen von Gasen usw. verwendet wird. Ein Strahlungsschirm 42 ist zwischen dem Heliumbad und der Wand des äußeren Vakuumgefäßes angebracht.
Die zweite Stufe des Kaltkopfes wirkt als ein Rückkondensator bei ungefähr 4,2 K. Da sie geringfügig kälter als das umgebende He-Gas ist, wird Gas an der Oberfläche (welche mit Rippen ausgestattet sein kann, um die Oberfläche zu vergrößern) kondensiert und tropft zurück in den Flüssigkeitsbehälter. Die Kondensation verringert lokal den Druck, wodurch mehr Gas zur zweiten Stufe hin angesaugt wird. Es ist berechnet worden, dass kaum irgendwelche Verluste aufgrund der natürlichen Konvektion von Helium auftreten, was experimentell überprüft worden ist, vorausgesetzt, dass der Kaltkopf und die Ummantelung vertikal ausgerichtet sind (in der Weise definiert, dass das warme Ende nach oben zeigt). Beliebige geringe Differenzen zwischen den Temperaturprofilen des Gifford-McMahon-Kühlers und der Wände würden eine durch Schwerkraft unterstützte Gaskonvektion verursachen, da die Dichteänderung des Gases mit der Temperatur groß ist (z. B. beträgt bei 4,2 K die Dichte 16 kg/m³; bei 300 K beträgt die Dichte 0,16 kg/m³). Die Konvektion ist darauf gerichtet, die Temperaturprofile der Ummantelungswand und des Kühlers auszugleichen. Die Restwärmeverluste sind gering. 1A zeigt eine entsprechende Ansicht ohne angebrachten Kaltkopf 32, 34. Im Einzelnen weist der Zwischenabschnitt 22 einen Durchlass 38 auf, um zu ermöglichen, dass Heliumgas aus dem von der Hülle 14 umschlossenen Volumen strömt. Das letztgenannte Volumen befindet sich außerdem in Fluidverbindung mit dem Hauptbad 36, in welchem der Magnet 20 angebracht ist. Außerdem ist ein mit der Hülle 12 verbundener Flansch 40 zur Unterstützung bei der Befestigung der Ummantelung an dem Vakuumgefäß 16 dargestellt.
Wenn die Anordnung geneigt wird, verursacht die natürliche Konvektion gewaltige Verluste. Eine Lösung für dieses Problem wurde in dem US-Patent US-A-5,583,472 , das Mitsubishi erteilt wurde, beschrieben. Trotzdem soll dies hier nicht näher erörtert werden, da dieses Dokument Anordnungen betrifft, welche vertikal oder unter kleinen Winkeln (< 30°) zur Vertikalen ausgerichtet sind.
Es wurde nachgewiesen, dass Pulsrohrkühler (PRK) eine nützliche Kühlung bei Temperaturen von 4,2 K (dem Siedepunkt von flüssigem Helium bei normalem Druck) und darunter erzielen können (C. Wang und P.E. Gifford, Advances in Cryogenic Engineering, 45, herausgegeben von Shu et al., Kluwer Academic/Plenum Publishers, 2000, S. 1–7). Pulsrohrkühler sind attraktiv, weil sie irgendwelche sich bewegenden Teile im kalten Teil des Kühlers vermeiden und daher Schwingungen und Verschleiß des Kühlers reduzieren. Es wird nun auf 2 Bezug genommen; sie zeigt einen PRK 50, der eine Anordnung von separaten Rohren umfasst, welche bei Wärmestationen miteinander verbunden sind. Es ist ein Regeneratorrohr 52, 54 pro Stufe vorhanden, welches mit Feststoffen in verschiedenen Formen (z. B. Siebgeweben, gepackten Kugeln, Pulvern) gefüllt ist, die als Wärmepuffer wirken und Wärme mit dem Arbeitsfluid des PRK (gewöhnlich He-Gas unter einem Druck von 1,5–2,5 MPa) austauschen. Es ist ein Pulsrohr 56, 58 pro Stufe vorhanden, welches hohl ist und für die Ausdehnung und Komprimierung des Arbeitsfluids verwendet wird. In zweistufigen PRK verbindet das Pulsrohr 56 der zweiten Stufe gewöhnlich die zweite Stufe 60 mit dem warmen Ende 62 bei Raumtemperatur, während das Pulsrohr 58 der ersten Stufe die erste Stufe 64 mit dem warmen Ende verbindet.
Es wurde festgestellt, dass PRK, die bei Vakuum unter optimalen Bedingungen betrieben werden, gewöhnlich Temperaturprofile entwickeln, welche sich von Rohr zu Rohr signifikant unterscheiden, und auch von dem, was ein stationäres Temperaturprofil in einer Ummantelung wäre. Dies ist in 3 dargestellt.
Eine andere Pulsrohrkühler-Anordnung nach dem Stand der Technik ist in 4 dargestellt, wobei ein Pulsrohr in eine Ummantelung eingesetzt ist und einer Heliumatmosphäre ausgesetzt ist, wobei durch Schwerkraft induzierte Konvektionsströme 70, 72 in der erste und zweiten Stufe verursacht werden. Die PRK-Einheit 50 ist mit kalten Stufen 31, 33 ausgestattet, welche in eine Vertiefung in einem äußeren Vakuumbehälter 16 eingesetzt sind. Es ist ein Strahlungsschirm 42 vorgesehen, welcher sich in thermischem Kontakt mit einem ersten Hüllenende 22 befindet. Ein Rückkondensator 26 ist an der Endwand der zweiten Stufe 33 dargestellt. Falls auf einer gegebenen Höhe die Temperaturen der verschiedenen Bauteile nicht gleich sind, werden die wärmeren Bauteile das umgebende Helium erwärmen und ihm dabei Auftrieb verleihen, so dass es aufsteigt, während an den kälteren Komponenten das Gas gekühlt wird und nach unten sinkt. Die resultierenden Wärmeverluste sind gewaltig, da sich die Dichtedifferenz von Heliumgas bei 1 bar zwischen 4,2 K und 300 K um einen Faktor von ungefähr 100 ändert. Die Nettokühlleistung eines PRK könnte z. B. 40 W bei 50 K und 0,5 W bis 1 W bei 4,2 K betragen. Es wurde berechnet, dass die Verluste in der Größenordnung von 5–20 W liegen. Der innere Arbeitsprozess eines Pulsrohres wird im Allgemeinen beeinträchtigt, obwohl dies bei GM-Kühlern nicht zu beobachten ist. In einem PRK ergibt sich das optimale Temperaturprofil in den Rohren, welches eine Grundlage für optimale Leistung ist, im Ergebnis eines heiklen Prozesses des Ausbalancierens der Einflüsse vieler Parameter, z. B. der Geometrien aller Rohre, der spezifischen Strömungswiderstände, Geschwindigkeiten, Wärmedurchgangskoeffizienten, Ventileinstellungen usw. (Eine Beschreibung ist zu finden in Ray Radebaugh, Proceedings of the 6^th International Cryogenic Engineering Conference, Kitakyushu, Japan, 20.–24. Mai 1996, Seiten 22–44.)
Daher erreichen PRK in einer Heliumumgebung nicht zwangsläufig Temperaturen von 4 K, obwohl sie in Vakuum dazu imstande sind. Trotzdem würde der PRK, wenn er in eine Vakuumummantelung mit einem Wärmekontakt zu 4 K durch eine massive wand hindurch eingesetzt wird, normal funktionieren. Eine solche Lösung wurde für einen GM-Kühler beschrieben ( US-Patent US-A-5,613,367 , erteilt an William E. Chen, GE), obwohl die Verwendung eines PRK möglich und unkompliziert wäre. Der Nachteil ist jedoch, dass der Wärmekontakt des Kaltkopfes bei 4K eine thermische Impedanz erzeugen würde, welche praktisch die für die Kühlung verfügbare Leistung reduziert.
Beispielsweise kann bei einer aus einer Indiumdichtung hergestellten thermischen Verbindung nach dem Stand der Technik ein thermischer Kontaktwiderstand von 0,5 K/W bei 4 K erreicht werden (siehe z. B. US-A-5,918,470 , das GE erteilt wurde). Wenn ein Kryokühler 1 W bei 4,2 K absorbieren kann (z. B. das Modell RDK 408 von Sumitomo Heavy Industries), dann würde die Temperatur des Rückkondensators auf 4,7 K ansteigen, was die Strombelastbarkeit des supraleitenden Drahtes drastisch verringern würde. Andererseits würde ein stärkerer Kryokühler benötigt, um zu Beginn 1 W bei 3,7 K zu erzeugen, um die Kühlleistung am entfernten Ende der Verbindung verfügbar zu machen.
5 zeigt ein Beispiel einer solchen PRK-Anordnung 76. Die Merkmale der Bauteile sind im Wesentlichen dieselben, wie in 4 dargestellt. Eine Wärmedichtung 78 ist zwischen der zweiten Stufe des PRK-Kaltkopfes und einer mit Rippen versehenen Wärmesenke 80 vorgesehen. Eine heliumdichte Wand ist zwischen der Wärmedichtung und der Wärmesenke vorgesehen.
Das Dokument EP-A-0 905 524 beschreibt einen Pulsrohrkühler innerhalb eines Halsrohrs eines Kryostaten.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen verbesserten Pulsrohrkühler bereitzustellen.
Kurzdarstellung der Erfindung
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung werden Anordnungen zur Kryogenkühlung bereitgestellt, wie in den beigefügten Ansprüchen definiert.
Daher ermöglicht die vorliegende Erfindung, Probleme, die mit der Konvektion in einem PRK zusammenhängen, wesentlich zu verringern oder zu überwinden, ohne die Wärmeübertragung an der zweiten Stufe durch die Einführung eines Wärmekontaktes o. ä. zu beeinträchtigen, welcher bekanntlich die Kennziffern der Wärmeübertragung verschlechtert.
Kurzbeschreibung der Abbildungen
Aus dem Studium der nachfolgenden Beschreibung und der auf den beigefügten Zeichnungsblättern dargestellten Abbildungen wird die Erfindung besser verständlich, und es können verschiedene weitere Aspekte und Merkmale der Erfindung sichtbar werden, wobei:
1 einen zweistufigen Gifford-McMahon-Kaltkopf-Rückkondensator in einem MRT-Magneten zeigt;
1A den Rückkondensator von 1 ohne die Rückkondensatorrohre zeigt;
2 einen zweistufigen PRK zeigt;
3 ein Temperaturprofil von Elementen innerhalb einer Ummantelung zeigt;
4 ein in eine Ummantelung eingesetztes Pulsrohr zeigt;
5 ein Beispiel eines Pulsrohres nach dem Stand der Technik mit einem entfernbaren Wärmekontakt zeigt;
6 einen PRK gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
6A den PRK von 6 ohne die äußere Ummantelung zeigt;
7 einen horizontalen Schnitt durch die Mitte der ersten Stufe der in 6 dargestellten Anordnung zeigt;
8 eine Rohrwand zeigt; die 9A, B, C und D verschiedene mechanische Formen der Vakuumhülle zeigen;
10A Pulsrohre und Regeneratorrohre zeigt, die von einer integrierten Hülle aus Isolationsmaterial umschlossen sind; und
10B eine Nicht-Vakuumhülle oder Niedrigvakuumhülle zeigt, die mit loser Isolationsmaterial gefüllt ist.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Im Folgenden wird beispielhaft die Ausführungsform beschrieben, die von den Erfindern als die beste Ausführungsform der Erfindung angesehen wird. In der folgenden Beschreibung werden zahlreiche spezielle Einzelheiten dargelegt, um ein umfassendes Verständnis der vorliegenden Erfindung zu vermitteln. Für Fachleute wird jedoch klar sein, dass die vorliegende Erfindung auch mit Abweichungen von den speziellen Einzelheiten in die Praxis umgesetzt werden kann.
Es wird nun auf 6 Bezug genommen; in ihr ist eine erste Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Hierbei ist ein PRK 90 vorgesehen, bei welchem die einzelnen Rohre des PRK durch eine Doppelhüllen-Baugruppe 12, 112; 14, 114 um die PRK-Rohre herum zwischen dem warmen Ende des PRK-Kaltkopfes 62 und der ersten Stufe 34 und zwischen der ersten Stufe 34 und der zweiten Stufe 24 isoliert sind.
Die Hülle der zweiten Stufe kann einen im Vergleich zur Hülle der ersten Stufe verringerten Durchmesser haben. Die Hüllenwände 12, 14, 112, 114 können doppelwandig sein und können während der Herstellung evakuiert werden, indem sie in einem Vakuumverfahren verbunden werden, z. B. durch Vakuumhartlöten oder Elektronenstrahlschweißen. In solchen Fällen ist kein separater Evakuierungsprozess erforderlich, es sind keine Anschlüsse angebracht, und es wird eine minimale Komplexität der Teile erzielt. Bei einer anderen Form kann stattdessen ein Leerpumpen nach der Herstellung durchgeführt werden, indem ein separater Evakuierungsanschluss (nicht dargestellt) angebracht wird. Die Hülle umgibt sämtliche Rohre der Anordnung, wobei sie nur einen schmalen ringförmigen Zwischenraum dazwischen belässt. Die äußere Wand des Vakuumgefäßes des Magnetgerätes ist mit dem Bezugszeichen 16 bezeichnet; der Magnet ist mit dem Bezugszeichen 20 bezeichnet und befindet sich in einem Heliumbad mit einer Wand 74. Ein Strahlungsschirm 42 ist mittels eines Wärmekontaktes 22 an der ersten Stufe 34 befestigt. Wie weiter oben erwähnt, ist ein mit Rippen versehener Helium-Rückkondensator vorhanden. 6A zeigt die Anordnung von 6 ohne die äußere Hülle und die Bauteile außerhalb der äußeren Hülle.
7 zeigt einen horizontalen Schnitt durch die Mitte der Anordnung zwischen dem Kaltkopf, der auch als das warme Ende bezeichnet wird, und der ersten Stufe. Die Puls- und Regenerationsrohre sind mit den Bezugszeichen 52, 56, 58 bezeichnet. Die Wände der Hüllen können aus nichtrostendem Rohr von geringer Dicke hergestellt sein (oder anderen geeigneten Materialien, wie etwa Titan, Verbundwerkstoffen wie GFK, CFK, eventuell mit metallischen Schutzfolien, um sie diffusionsbeständig gegen ein Austreten von Helium zu machen). Das Volumen 98 innerhalb der inneren Hülle 112 wird evakuiert, so dass irgendwelche Verluste durch Wärmekonvektion vermieden werden. Das Rohr wird mittels herkömmlicher Verbindungstechniken wie etwa Schweißen oder Hartlöten 84 mit Flanschen verbunden, die zu dem Kaltkopf und der ersten und zweien Stufe gehören. 8 zeigt einen Schnitt durch das untere Ende der Puls- und Regenerationsrohre 54, 56 der zweiten Stufe. Eine geschweißte oder hartgelötete vakuumdichte Verbindung ist mit 96 bezeichnet.
Die Qualität des Vakuums innerhalb der Hülsen 112, 114 kann verbessert werden, indem Gettermaterialien eingesetzt werden, vorzugsweise am kalten Ende (z. B. Aktivkohle, Kohlepapier usw., welches um die Rohre gewickelt werden kann, Zeolithe usw.). Die Qualität der Isolation kann verbessert werden, indem Superinsulation^TM Folie 91 in dem Vakuumraum angebracht wird, wie in 9A dargestellt.
Der isolierende Raum zwischen den Rohren wird bei der Herstellung nicht evakuiert, und es wird Luft vorhanden sein. Während des Herunterkühlens wird die Luft zum kalten Ende des Kaltkopfes hin (4,2 K) kondensieren und letztendlich gefrieren. In dieser Umgebung können Gettermaterialien angebracht werden, und sie sind insbesondere hilfreich, um den Druck der Atmosphäre innerhalb des isolierenden Raumes zu verringern. Obwohl die Qualität der Isolation bis zu einem gewissen Grade beeinträchtigt wird, wird dies durch die Tatsache kompensiert, dass keine Vakuumleitungen oder Vakuumprozesse erforderlich sind, was die Herstellungskosten verringert.
In den 9B, C und D sind verschiedene mechanische Formen der Vakuumhülle dargestellt. Um der Klarheit willen zeigen die Abbildungen nur die Hülle zwischen der ersten und der zweiten Stufe. Die Wanddicke der Hülle sollte auf ein Minimum begrenzt werden, um die Wärmeleitung zu verringern. Um eine Wölbung unter der Einwirkung des äußeren Heliumdruckes zu vermeiden (während des Betriebs normalerweise 1 bar – 3 bar), kann sie auf verschiedene Weisen verstärkt werden, normalerweise durch Wellung der Wände 93, 94, wie in den 9B und C dargestellt, obwohl weitere Verstärkungsmittel 95 vorgesehen werden können, wie in 9D.
Obwohl dabei nicht derselbe Grad der Isolation erzielt wird, kann eine Nichtvakuum-Isolation zwischen den Rohren mit derselben Geometrie wie bei der Vakuumhülle angewendet werden. Die Anbringung solcher Füllungen kann einen größeren Widerstand gegen Wölbung gewährleisten. Wie in 10A dargestellt, können Pulsrohre und Regeneratorrohre von Isolationsmaterial umschlossen sein, wie etwa Schaumstoff 102, z. B. "Cryofoam" von der Firma Cryo-lite,
Polyurethanschaumstoffe, Glasfaserisolation, Filze usw. Manche Schaumstoffe können an Ort und Stelle um die Rohrkonstruktion herum geschäumt werden. 10B zeigt eine Nicht-Vakuumhülle oder Niedrigvakuumhülle, die mit loser Isolationsmaterial gefüllt ist, z. B. mit einer Pulverisolation wie Perlit oder hohlen Glaskugeln 104, welche innen evakuiert oder sogar mit einer Reflexionsschicht, zum Beispiel aus aufgestäubtem Aluminium, bedeckt sein können, um die Strahlung zu verringern.
Die Isolation kann für die einzelnen Rohre unterschiedlich sein, und es kann eine beliebige Kombination von Isolation und Teilisolation angewendet werden. Zum Beispiel kann die erste Stufe mit einer Vakuumisolation bedeckt sein, die zweite Stufe mit einer freistehenden Schaumstoffisolation. Außerdem kann es bei manchen Anwendungen ausreichend sein, nur die erste Stufe oder nur die zweite Stufe zu isolieren.
Obwohl bei den meisten Anwendungen bei 4 K zweistufige Kühler verwendet werden, kann dieselbe Technologie auch für einstufige Kühler oder drei- und mehrstufige Kühler angewendet werden.

Claims

Kryogene Kühlanordnung, welche ein Heliumbad (74) mit einem Vakuumgefäß (16) umfasst, das seinerseits eine Einfügungs-Ummantelung (12, 14) umfasst, die mit Heliumgas (30) gefüllt ist und eine Achse aufweist, die mit der Vertikalen einen Winkel von maximal 30° bildet, um einen Zugangskanal zwischen dem Vakuumgefäß und dem Heliumbad bereitzustellen, wobei der besagte Zugangskanal einen Pulsrohrkühler (90) beherbergt, der eine Längsachse aufweist, die mit der Achse der Einfügungs-Ummantelung fluchtet und mit der Vertikalen einen Winkel von maximal 30° bildet, und wobei der besagte Pulsrohrkühler ein erstes Ende (62), welches Raumtemperatur ausgesetzt ist, und ein zweites Ende (60), das mit einem kryogenen Fluid verbunden ist, umfasst, wobei sich mindestens ein Pulsrohr (56) und mindestens ein Regeneratorrohr (52, 54) zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende erstrecken, wobei der Pulsrohrkühler ferner eine Isolierhülle umfasst, die eine Hüllenwand (112, 114) aufweist, die das mindestens eine Pulsrohr und das mindestens eine Regeneratorrohr zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende umgibt, wobei die besagte Isolierhülle ferner einen abgedichteten evakuierten Bereich (98) zwischen der besagten Hüllenwand und dem (den) entsprechenden Pulsrohr(en) und Regeneratorrohr(en) umfasst, um eine Wärmeisolation der (des) entsprechenden Pulsrohre(s) und Regeneratorrohre(s) zu gewährleisten.
Kryogene Kühlanordnung nach Anspruch 1, welche ferner eine Zwischenstufe (34) zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende umfasst und ferner mindestens ein weiteres Pulsrohr (58) umfasst, das sich zwischen dem ersten Ende und der Zwischenstufe erstreckt, und wobei das mindestens eine Regeneratorrohr mit der Zwischenstufe thermisch gekoppelt ist, wobei eine erste Isolierhülle mit einer ersten Hüllenwand (112) vorgesehen ist, die das mindestens eine Pulsrohr, das mindestens eine weitere Pulsrohr und das mindestens eine Regeneratorrohr zwischen dem ersten Ende und der Zwischenstufe umgibt, wobei die besagte erste Isolierhülle ferner einen ersten abgedichteten evakuierten Bereich zwischen der besagten ersten Hüllenwand und dem (den) entsprechenden Pulsrohr(en) und Regeneratorrohr(en) umfasst; und wobei eine zweite Isolierhülle mit einer zweiten Hüllenwand (114) vorgesehen ist, die das mindestens eine Pulsrohr und das mindestens eine Regeneratorrohr zwischen der Zwischenstufe und dem zweiten Ende umgibt, wobei die besagte zweite Isolierhülle ferner einen zweiten abgedichteten evakuierten Bereich zwischen der besagten zweiten Hüllenwand und dem (den) entsprechenden Pulsrohr(en) und Regeneratorrohr(en) umfasst.
Kryogene Kühlanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich ein Gettermaterial innerhalb der oder innerhalb eines der evakuierten Bereiche befindet.
Kryogene Kühlanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich Superinsulation^TM Folie innerhalb der oder innerhalb eines der evakuierten Bereiche befindet.
Kryogene Kühlanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei, in Betrieb, die oder einer der evakuierten Bereiche gefrorene Luft enthalten (enthält).
Kryogene Kühlanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die oder jede Hüllenwand sämtliche entsprechenden Rohre umgibt, so dass nur ein schmaler ringförmiger Zwischenraum zwischen den Rohren und der entsprechenden Hüllenwand verbleibt.
Kryogene Kühlanordnung, welche ein Heliumbad (74) mit einem Vakuumgefäß (16) umfasst, das seinerseits eine Einfügungs-Ummantelung (12, 14) umfasst, die mit Heliumgas (30) gefüllt ist und eine Achse aufweist, die mit der Vertikalen einen Winkel von maximal 30° bildet, um einen Zugangskanal zwischen dem Vakuumgefäß und dem Heliumbad bereitzustellen, wobei der besagte Zugangskanal einen Pulsrohrkühler (90) beherbergt, der eine Längsachse aufweist, die mit der Achse der Einfügungs-Ummantelung fluchtet und mit der Vertikalen einen Winkel von maximal 30° bildet, und wobei der besagte Pulsrohrkühler ein erstes Ende (62), welches Raumtemperatur ausgesetzt ist, und ein zweites Ende (60), das mit einem kryogenen Fluid verbunden ist, umfasst, wobei sich mindestens ein Pulsrohr (56) und mindestens ein Regeneratorrohr (52, 54) zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende erstrecken, wobei der Pulsrohrkühler ferner eine Isolierhülle umfasst, die eine Hüllenwand aufweist, die das mindestens eine Pulsrohr und das mindestens eine Regeneratorrohr zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende umgibt, wobei die besagte Isolierhülle ferner einen abgedichteten Bereich zwischen der besagten Hüllenwand und dem (den) entsprechenden Pulsrohr(en) und Regeneratorrohr(en) umfasst, wobei der besagte abgedichtete Bereich loses Isolationsmaterial (104) enthält, das sich mit der Hüllenwand und dem (den) entsprechenden Pulsrohr(en) und Regeneratorrohr(en) in Kontakt befindet, um eine Wärmeisolation der (des) entsprechenden Pulsrohre(s) und Regeneratorrohre(s) zu gewährleisten.
Kryogene Kühlanordnung nach Anspruch 7, welche ferner eine Zwischenstufe (34) zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende umfasst und ferner mindestens ein weiteres Pulsrohr (58) umfasst, das sich zwischen dem ersten Ende und der Zwischenstufe erstreckt, und wobei das mindestens eine Regeneratorrohr mit der Zwischenstufe thermisch gekoppelt ist, wobei eine erste Isolierhülle mit einer ersten Hüllenwand (112) vorgesehen ist, die das mindestens eine Pulsrohr, das mindestens eine weitere Pulsrohr und das mindestens eine Regeneratorrohr zwischen dem ersten Ende und der Zwischenstufe umgibt, wobei die besagte erste Isolierhülle ferner einen ersten abgedichteten Bereich, der loses Isolationsmaterial enthält, zwischen der besagten ersten Hüllenwand und dem (den) entsprechenden Pulsrohr(en) und Regeneratorrohr(en) umfasst; und wobei eine zweite Isolierhülle mit einer zweiten Hüllenwand (114) vorgesehen ist, die das mindestens eine Pulsrohr und das mindestens eine Regeneratorrohr zwischen der Zwischenstufe und dem zweiten Ende umgibt, wobei die besagte zweite Isolierhülle ferner einen zweiten abgedichteten Bereich, der loses Isolationsmaterial enthält, zwischen der besagten zweiten Hüllenwand und dem (den) entsprechenden Pulsrohr(en) und Regeneratorrohr(en) umfasst.
Kryogene Kühlanordnung nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, wobei das lose Isolationsmaterial aus der Gruppe gewählt ist, welche besteht aus: Perlitpulver, hohlen Glaskugeln, evakuierten hohlen Glaskugeln, mit einer Reflexionsschicht bedeckten hohlen Glaskugeln.
Kryogene Kühlanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die oder wenigstens einer der Hüllenwände gewellt sind (ist).
Kryogene Kühlanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die oder wenigstens einer der Hüllenwände mit weiteren Verstärkungsmitteln versehen sind (ist).
Kryogene Kühlanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die oder wenigstens einer der Hüllenwände aus nichtrostendem Stahl, Titan oder Verbundwerkstoffen wie etwa glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK) oder kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK) hergestellt sind (ist).
Kryogene Kühlanordnung nach Anspruch 12, wobei die oder wenigstens einer der Hüllenwände aus Verbundwerkstoffen wie etwa glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK) oder kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK) hergestellt sind (ist) und mit einer metallischen Auskleidung ausgekleidet sind (ist).
Kryogene Kühlanordnung, welche ein Heliumbad (74) mit einem Vakuumgefäß (16) umfasst, das seinerseits eine Einfügungs-Ummantelung (12, 14) umfasst, die mit Heliumgas (30) gefüllt ist und eine Achse aufweist, die mit der Vertikalen einen Winkel von maximal 30° bildet, um einen Zugangskanal zwischen dem Vakuumgefäß und dem Heliumbad bereitzustellen, wobei der besagte Zugangskanal einen Pulsrohrkühler (90) beherbergt, der eine Längsachse aufweist, die mit der Achse der Einfügungs-Ummantelung fluchtet und mit der Vertikalen einen Winkel von maximal 30° bildet, und wobei der besagte Pulsrohrkühler ein erstes Ende (62), welches Raumtemperatur ausgesetzt ist, und ein zweites Ende (60), das mit einem kryogenen Fluid verbunden ist, umfasst, wobei sich mindestens ein Pulsrohr (56) und mindestens ein Regeneratorrohr (52, 54) zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende erstrecken, wobei der Pulsrohrkühler ferner eine Isolierhülle umfasst, die aus einer freistehenden Schaumstoffisolation (102) besteht, die das mindestens eine Pulsrohr und das mindestens eine Regeneratorrohr zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende umschließt, wobei sich die besagte Isolationshülle in Kontakt mit dem (den) entsprechenden Pulsrohr(en) und Regeneratorrohr(en) befindet, um eine Wärmeisolation der (des) entsprechenden Pulsrohre(s) und Regeneratorrohre(s) zu gewährleisten.
Kryogene Kühlanordnung nach Anspruch 14, welche ferner eine Zwischenstufe (34) zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende umfasst und ferner mindestens ein weiteres Pulsrohr (58) umfasst, das sich zwischen dem ersten Ende und der Zwischenstufe erstreckt, und wobei das mindestens eine Regeneratorrohr mit der Zwischenstufe thermisch gekoppelt ist, wobei eine erste Isolierhülle vorgesehen ist, die aus einer freistehenden Schaumstoffisolation besteht, die das mindestens eine Pulsrohr, das mindestens eine weitere Pulsrohr und das mindestens eine Regeneratorrohr zwischen dem ersten Ende und der Zwischenstufe umgibt; und wobei eine zweite Isolierhülle vorgesehen ist, die aus einer freistehenden Schaumstoffisolation besteht, die das mindestens eine Pulsrohr und das mindestens eine Regeneratorrohr zwischen der Zwischenstufe und dem zweiten Ende umgibt.
Kryogene Kühlanordnung nach Anspruch 14 oder 15, wobei die freistehende Schaumstoffisolation aus der Gruppe gewählt ist, welche besteht aus: Schaumkunststoffen, Polyurethanschaumstoffen.