用于冷卻裝置的設(shè)備和方法
【專利摘要】一種用于對(duì)裝置進(jìn)行冷卻的設(shè)備和方法。本發(fā)明涉及一種用于在應(yīng)用冷頭（3）的情況下對(duì)裝置（2）進(jìn)行冷卻的方法和設(shè)備（1），其包括通過溫差環(huán)流原理對(duì)待冷卻的裝置（2）進(jìn)行熱冷卻。在此，同時(shí)經(jīng)由機(jī)械熱橋（5）進(jìn)行導(dǎo)熱，熱橋?qū)⒗漕^（3）直接與待冷卻的裝置（2）熱連接。
【專利說明】用于冷卻裝置的設(shè)備和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于在應(yīng)用冷頭的情況下對(duì)裝置進(jìn)行冷卻的方法和設(shè)備，其具有通過溫差環(huán)流原理對(duì)待冷卻的裝置進(jìn)行熱冷卻。
【背景技術(shù)】
[0002]為了對(duì)裝置進(jìn)行冷卻、例如將超導(dǎo)線圈冷卻到較低的溫度，通常應(yīng)用冷頭。超導(dǎo)線圈例如能夠使用在磁自旋斷層攝影機(jī)中、電動(dòng)機(jī)中、發(fā)電機(jī)中或限流器中。在此將溫度冷卻至低于100K。尤其在應(yīng)用高溫超導(dǎo)(HTS)材料、例如Y2BaCu3O7 (YBCO)的情況下已經(jīng)在液氮溫度中實(shí)現(xiàn)導(dǎo)體的超導(dǎo)特性。
[0003]此外，在對(duì)裝置進(jìn)行冷卻時(shí)，對(duì)于冷卻系統(tǒng)要求較短的冷卻時(shí)間，待冷卻的裝置內(nèi)部的低的溫度梯度和/或冷頭和待冷卻的裝置之間的小的溫度差。此外，描述借助一個(gè)冷頭對(duì)一個(gè)裝置進(jìn)行冷卻。顯然，其類似地能夠理解為借助一個(gè)冷頭對(duì)多個(gè)裝置進(jìn)行冷卻，借助多個(gè)冷頭對(duì)一個(gè)裝置進(jìn)行冷卻或借助多個(gè)冷頭對(duì)多個(gè)裝置進(jìn)行冷卻。
[0004]為了借助一個(gè)冷頭對(duì)一個(gè)裝置進(jìn)行冷卻，待冷卻的裝置必須與冷頭熱連接。為了將冷頭熱耦接到待冷卻的裝置上，存在不同的方法。因此，或者待冷卻的裝置借助于熱橋經(jīng)由導(dǎo)熱管路熱耦接到冷頭上。替選地，從現(xiàn)有技術(shù)中已知借助于溫差環(huán)流裝置對(duì)待冷卻的裝置進(jìn)行熱耦接。
[0005]在借助于熱橋來熱耦接待冷卻的裝置的情況下，經(jīng)由銅軌道或銅帶將冷頭與待冷卻的裝置連接。因?yàn)槔漕^經(jīng)由導(dǎo)熱管路與待冷卻的裝置形成連接，所以冷頭在冷卻器件保持為溫度T，該溫度相對(duì)地低于裝置的溫度TE。溫度差與冷頭和待冷卻的裝置之間的橫截面和長度相關(guān)。
[0006]冷頭的冷卻功率P隨冷頭溫度T下降。在對(duì)系統(tǒng)冷卻時(shí)，冷頭通過冷頭和待冷卻的裝置之間的小的溫度差持續(xù)地以高的冷卻功率P工作在最佳的溫度范圍中。因此，待冷卻的裝置能夠被相對(duì)快地冷卻。
[0007]因?yàn)樵诶鋮s的狀態(tài)下在待冷卻的裝置中并且相對(duì)于冷頭不出現(xiàn)大的溫度梯度，所以需要熱橋的相應(yīng)大的材料橫截面。由此，能夠造成敏感的冷頭的不允許高的機(jī)械負(fù)荷。應(yīng)避免在待冷卻的裝置和相對(duì)于冷頭的在被冷卻的狀態(tài)下的大的溫度梯度，因此這引起在冷卻時(shí)較差的效率。
[0008]在借助于溫差環(huán)流將待冷卻的裝置進(jìn)行熱耦接的情況下，將氣態(tài)的流體、尤其是氖氣在冷凝器中液化。冷凝器應(yīng)當(dāng)以良好導(dǎo)熱的方式與冷頭連接。液態(tài)的流動(dòng)至待冷卻的裝置并且在那里能夠通過過渡到氣態(tài)狀態(tài)而吸收熱量。因?yàn)閹缀踉谙孪嗤臏囟认略谡麄€(gè)系統(tǒng)中進(jìn)行流體的凝結(jié)和壓縮，所以僅在待冷卻的裝置之內(nèi)且相對(duì)于冷頭而形成極其小的溫度梯度。然而由此，冷頭的工作溫度總是位于在所應(yīng)用的冷卻介質(zhì)的沸騰溫度中。
[0009]因此冷頭也在整個(gè)冷卻持續(xù)時(shí)間期間位于低的溫度T，所以所述冷頭在該時(shí)間僅提供相對(duì)小的冷卻功率P。由此，對(duì)待冷卻的物體冷卻持續(xù)相對(duì)長。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0010]因此，本發(fā)明的目的是，提供用于冷卻裝置的方法和設(shè)備，其在對(duì)待冷卻的裝置進(jìn)行冷卻時(shí)具有高的效率并且同時(shí)允許較短的冷卻時(shí)間。
[0011]本發(fā)明的目的在用于對(duì)裝置進(jìn)行冷卻的方法方面利用權(quán)利要求1所述的特征來實(shí)現(xiàn)并且在用于冷卻裝置的設(shè)備方面利用權(quán)利要求7所述的特征來實(shí)現(xiàn)。
[0012]用于冷卻的裝置的根據(jù)本發(fā)明的方法的和用于冷卻裝置的根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的有利的設(shè)計(jì)方案分別從相關(guān)聯(lián)的從屬權(quán)利要求中得出。在此，并列權(quán)利要求的特征能夠彼此組合并且與從屬權(quán)利要求的特征組合，并且從屬權(quán)利要求的特征能夠彼此組合。
[0013]用于在應(yīng)用冷頭的情況下對(duì)裝置進(jìn)行冷卻的方法包括通過溫差環(huán)流原理對(duì)待冷卻的裝置進(jìn)行熱冷卻。同時(shí)經(jīng)由機(jī)械熱橋進(jìn)行導(dǎo)熱，所述熱橋?qū)⒗漕^直接與待冷卻的裝置熱連接。
[0014]由此，在對(duì)待冷卻的裝置進(jìn)行冷卻的情況下，在冷卻時(shí)間較短的同時(shí)實(shí)現(xiàn)高的效率。通過經(jīng)由導(dǎo)熱管路連接，在對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行冷卻時(shí)將冷頭保持在高的溫度水平上。在對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行冷卻時(shí)，冷頭因此提供高的冷卻功率P并且以相對(duì)良好的效率工作。在待冷卻的物體的熱容Q也下降時(shí)，所提供的冷卻功率P才下降。由此實(shí)現(xiàn)短的冷卻時(shí)間。
[0015]在冷卻介質(zhì)的沸騰溫度中，溫差環(huán)流裝置承擔(dān)待冷卻的裝置的冷卻。由此，待冷卻的裝置和冷頭之間的溫度差極其小，使得冷頭在冷卻功率P和效率最佳的情況下工作。通過利用沸騰的冷卻介質(zhì)進(jìn)行冷卻也能夠在空間上擴(kuò)展的物體中實(shí)現(xiàn)小的溫度梯度。
[0016]冷凝器與冷頭處于熱接觸并且在冷凝器處將氣態(tài)的流體液化，將流體以液態(tài)的方式輸送至待冷卻的裝置，并且在待冷卻的裝置處或其附近在吸收熱量的情況下過渡到氣態(tài)狀態(tài)。由此在技術(shù)耗費(fèi)小的情況下實(shí)現(xiàn)高的效率。
[0017]能夠?qū)⒛蕷?、氦氣或氮?dú)庥米鳛榱黧w。在此，根據(jù)待冷卻的裝置的待實(shí)現(xiàn)的并且要保持的溫度Te選擇流體。具有其沸點(diǎn)的流體確定溫度TE，在冷卻之后將待冷卻的裝置保持在該溫度上。因此例如在YBCO應(yīng)用在超導(dǎo)裝置中以用于保持超導(dǎo)特性的情況下，氮適合作為流體。
[0018]冷頭能夠在經(jīng)由熱橋?qū)Υ鋮s的裝置進(jìn)行冷卻的情況下保持在高于流體的沸騰溫度的溫度T上并且在達(dá)到流體的沸騰溫度時(shí)基本上通過溫差環(huán)流原理對(duì)待冷卻的裝置進(jìn)行冷卻。由此，在進(jìn)行冷卻時(shí)，實(shí)現(xiàn)短的冷卻時(shí)間并且在待冷卻的裝置運(yùn)行時(shí)在經(jīng)過冷卻的狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)高的效率。在此，熱橋能夠具有小的橫截面。
[0019]能夠?qū)⒔饘佟⒂绕涫倾~用作為機(jī)械熱橋。銅具有高的熱導(dǎo)能力進(jìn)而良好地適合于確保冷頭和待冷卻的裝置之間的熱傳遞。
[0020]能夠應(yīng)用軌道狀的和/或帶狀的機(jī)械熱橋。該形狀在重量小、材料消耗小且機(jī)械穩(wěn)定性高的情況下具有大的導(dǎo)熱橫截面。
[0021 ] 用于對(duì)裝置進(jìn)行冷卻的本發(fā)明的設(shè)備包括冷頭，所述冷頭與待冷卻的裝置通過溫差環(huán)流原理熱連接。此外，該裝置具有機(jī)械熱橋，冷頭經(jīng)由所述熱橋直接與待冷卻的裝置熱連接。
[0022]冷凝器設(shè)置為與冷頭熱接觸以用于在冷凝器處對(duì)氣態(tài)的流體進(jìn)行液化，溫差環(huán)流裝置設(shè)置用于將液態(tài)的流體運(yùn)輸至待冷卻的裝置并且用于將氣態(tài)的流體從待冷卻的裝置運(yùn)輸至冷凝器。[0023]能夠?qū)⒛蕷?、氦氣或氮?dú)庠O(shè)作為流體。
[0024]冷頭能夠在經(jīng)由熱橋?qū)Υ鋮s的裝置進(jìn)行冷卻的情況下保持在高于流體的沸騰溫度的溫度T上。經(jīng)由溫差環(huán)流裝置能夠在待冷卻的裝置的溫度Te等于流體的沸騰溫度的情況下，冷頭和待冷卻的裝置基本上保持在相同的溫度上。
[0025]機(jī)械熱橋能夠由金屬、尤其由銅制成。
[0026]機(jī)械熱橋能夠是軌道狀的和/或帶狀的。
[0027]機(jī)械熱橋能夠設(shè)計(jì)為是多件式的，尤其是由多個(gè)單獨(dú)的軌道狀的和/或帶狀的熱橋構(gòu)成。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)熱橋的質(zhì)量的更好的空間分布。也能夠?qū)崿F(xiàn)與在應(yīng)用僅一個(gè)熱橋的情況下相比更大的導(dǎo)熱橫截面。一個(gè)或多個(gè)熱橋能夠設(shè)計(jì)為具有與沒有溫差環(huán)流裝置的設(shè)備中的熱橋相比更小的橫截面，因?yàn)樽源鋮s的裝置的溫度Te與冷頭的溫度T相等時(shí)起基本上通過溫差環(huán)流原理進(jìn)行冷卻。
[0028]能夠設(shè)置多個(gè)溫差環(huán)流裝置以用于將液態(tài)的流體運(yùn)輸至待冷卻的裝置并且用于將氣態(tài)的流體從待冷卻的裝置運(yùn)輸至冷凝器。由此，與應(yīng)用僅一個(gè)溫差環(huán)流裝置相比實(shí)現(xiàn)更好的熱傳遞。
[0029]待冷卻的裝置能夠包括特別是至少一個(gè)超導(dǎo)線圈形式的超導(dǎo)體。
[0030]與冷卻裝置的設(shè)備關(guān)聯(lián)的優(yōu)點(diǎn)類似于之前所描述的關(guān)于用于冷卻裝置的方法的優(yōu)點(diǎn)。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0031]下面，根據(jù)附圖詳細(xì)闡明本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方案與根據(jù)從屬權(quán)利要求的特征的有利的改進(jìn)方案，然而并不僅限于此。
[0032]在附圖中示出:
[0033]圖1示出具有機(jī)械熱橋5和帶有溫差環(huán)流裝置4的冷凝器的用于冷卻待冷卻的裝置2的根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備I的示意性截面圖，以及
[0034]圖2示出取決于冷頭溫度T的冷頭冷卻功率P的圖表，以及
[0035]圖3示出取決于待冷卻的裝置2的溫度Te的冷卻功率P的圖表，以及
[0036]圖4示出取決于待冷卻的裝置2的溫度Te的冷頭溫度T的圖表。
【具體實(shí)施方式】
[0037]在圖1中示出用于對(duì)待冷卻的裝置2進(jìn)行冷卻的根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備I的示意性截面圖。設(shè)備I包括冷頭3，所述冷頭經(jīng)由具有溫差環(huán)流裝置4的冷凝器并且經(jīng)由機(jī)械熱橋5與待冷卻的裝置2熱連接。在圖1的實(shí)施例中分別僅示出一個(gè)冷頭3、一個(gè)機(jī)械熱橋5和一個(gè)具有溫差環(huán)流裝置4的冷凝器。但是本發(fā)明也包括具有多個(gè)冷頭3和/或多個(gè)機(jī)械熱橋5和/或多個(gè)具有溫差環(huán)流裝置4的冷凝器的實(shí)施例，所述實(shí)施例為了簡化起見而在附圖中沒有示出。
[0038]圖1中的冷頭3直接地與冷凝器4熱連接且機(jī)械連接，其中冷凝器4包括溫差環(huán)流裝置4。根據(jù)溫差環(huán)流原理在冷頭4處凝結(jié)流體，例如氖氣、氮?dú)饣蚝?，并且以液態(tài)的形式運(yùn)輸至待冷卻的裝置2，在那里所述流體被汽化。運(yùn)輸能夠通過重力和/或通過例如泵送或壓力差來進(jìn)行。在凝結(jié)時(shí)，流體輸出熱量，所述流體在汽化時(shí)再次吸收所述熱量。借此，將冷功率經(jīng)由液態(tài)流體從冷頭3運(yùn)輸至待冷卻的裝置2，并且輸出至待冷卻的裝置2，其中對(duì)待冷卻的裝置進(jìn)行冷卻或者待冷卻的裝置通過冷卻功率保持在小于待冷卻的裝置2的環(huán)境溫度的恒定的低溫上。
[0039]在圖1中僅示出具有溫差環(huán)流裝置4的凝結(jié)器的極度簡化的結(jié)構(gòu)，所述凝結(jié)器包括與冷頭3熱接觸的凝結(jié)器腔、管形的部段和與待冷卻的裝置2熱接觸的體積部或腔，流體能夠以液態(tài)的或氣態(tài)的形式流入待冷卻的裝置。從現(xiàn)有技術(shù)中已知溫差環(huán)流系統(tǒng)的不同的構(gòu)造，所述構(gòu)造能夠與本發(fā)明組合。因此，例如系統(tǒng)借助兩個(gè)平行的管形的部段能夠?qū)崿F(xiàn)液態(tài)的和氣態(tài)的流體的更好的分開的運(yùn)輸。系統(tǒng)能夠是密閉的、閉合的或打開的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)連接到制冷機(jī)和/或流體儲(chǔ)備容器上。在系統(tǒng)內(nèi)部從位置固定部件到可轉(zhuǎn)動(dòng)的部件的流體密封的過渡也是可能的。因此例如從作為待冷卻的裝置2的機(jī)器的可轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子到具有連接的冷頭3的位置固定的、不旋轉(zhuǎn)的冷源的熱傳遞是可能的。然而，從可轉(zhuǎn)動(dòng)的至位置固定的部件的連接與提高的耗費(fèi)和經(jīng)由機(jī)械熱橋而減小的導(dǎo)熱相關(guān)聯(lián)，然而原則上，可以應(yīng)用到該系統(tǒng)上。其他的從現(xiàn)有技術(shù)中已知的實(shí)施形式同樣能夠與根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備組合。
[0040]如在圖1中示出的是，能夠設(shè)置真空容器7，所述真空容器包圍冷頭3、具有溫差環(huán)流裝置4的冷凝器、熱橋5和待冷卻的裝置2。由此，能夠抑制或嚴(yán)格限制熱的環(huán)境與冷頭
3、具有溫差環(huán)流裝置4的冷凝器、熱橋5和待冷卻的裝置2的熱交換。替選地，也能夠僅圍繞待冷卻的裝置2和體積部6布置真空容器7或者連同另外的區(qū)域一起包圍。
[0041]如之前描述的那樣，在根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備I中，通過具有溫差環(huán)流裝置4的冷凝器進(jìn)行從待冷卻的裝置2到具有例如連接的制冷機(jī)的冷頭3的熱傳遞。同時(shí)，經(jīng)由導(dǎo)熱管路進(jìn)行經(jīng)由機(jī)械熱橋5的從待冷卻的裝置2到冷頭3的熱傳遞。機(jī)械熱橋5例如能夠由良好導(dǎo)熱的銅帶或銅管構(gòu)成，銅帶或銅管在一側(cè)上以機(jī)械地且導(dǎo)熱的方式與待冷卻的裝置I連接并且在相反的一側(cè)上與冷頭3連接。由此，能夠確保經(jīng)由導(dǎo)熱管路在待冷卻的裝置2和冷頭3之間的良好的熱傳遞。
[0042]在圖2中示出根據(jù)通常應(yīng)用的冷頭3的取決于以。K為單位的冷頭溫度T的以W為單位的典型可實(shí)現(xiàn)的冷頭冷卻功率P?？蓪?shí)現(xiàn)的冷卻功率P首先僅隨溫度τ的下降而稍微下降并且然后強(qiáng)烈地下降。為了實(shí)現(xiàn)在用于冷卻裝置2的設(shè)備I運(yùn)行時(shí)高的效率，其中裝置2首先必須先被冷卻并且然后必須保持在低的溫度上，當(dāng)冷頭3能夠在盡可能高的溫度T的情況下工作時(shí)是有利的。當(dāng)將待冷卻的裝置2和冷頭3之間的溫度差保持在很小時(shí)，實(shí)現(xiàn)上述內(nèi)容。
[0043]在圖3中示出利用填充有氖氣的溫差環(huán)流裝置4的可能的熱傳遞或可能的要傳遞的冷卻功率P。它們?cè)谥敝链蠹s30° K的溫度Te下幾乎是恒定的。在同時(shí)應(yīng)用溫差環(huán)流裝置4和熱橋5時(shí)，通過經(jīng)由熱橋5的熱傳遞將冷頭3保持在高的溫度水平上，該溫度水平僅相對(duì)的低于待冷卻的裝置2的溫度TE。此外，因?yàn)榇鋮s的裝置2的熱容Q9在300° K的較高的溫度Te的情況下較大并且然后自大約150° K起隨溫度Te的下降而強(qiáng)烈地下降，所以在較高的冷頭溫度T情況下進(jìn)而在可用的冷卻功率P較大的情況下導(dǎo)出引出用于冷卻的而待導(dǎo)出的熱量的很大一部分。這在應(yīng)用溫差環(huán)流裝置4和熱橋5的同時(shí)實(shí)現(xiàn)取決于溫度冷卻功率Pll的傳遞，該溫度幾乎對(duì)應(yīng)于圖2中示出的典型的冷頭3的可實(shí)現(xiàn)的冷卻功率P的溫度。因此，用于冷卻待冷卻的裝置2的、具有冷頭3、具有帶有溫差環(huán)流裝置4的冷凝器和同時(shí)具有熱橋5的設(shè)備尤其有效地工作，即以高的效率工作。這樣，由于不足的傳遞能力而使傳遞到待冷卻的裝置2的冷頭3的冷卻功率P損失僅僅為很小或?qū)⒔鼪]有。
[0044]在圖4中示出借助根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備I在待冷卻的裝置2處可實(shí)現(xiàn)的冷頭溫度T13。在冷頭3與待冷卻的裝置2直接接觸而沒有通過熱傳遞引起溫度梯度的情況下，在進(jìn)行冷卻時(shí)已經(jīng)在待冷卻的裝置2處和在冷頭3處存在相同的溫度，見曲線14。在僅應(yīng)用具有溫差環(huán)流裝置4的冷凝器而沒有機(jī)械熱橋5的情況下，僅極其緩慢的冷卻是可行的。幾乎在相同的溫度下進(jìn)行流體的凝結(jié)和汽化。冷頭3的工作溫度總是位于流體的蒸發(fā)溫度中。冷頭3在整個(gè)冷卻持續(xù)時(shí)間期間處于較低的溫度T進(jìn)而僅提供小的冷卻功率P。由此，冷卻持續(xù)得極其長。
[0045]首先在根據(jù)本發(fā)明附加地應(yīng)用熱橋5的情況下，冷頭3的溫度T提升到高的水平上。冷頭3已經(jīng)能夠在冷卻時(shí)持續(xù)地以高的冷卻功率P工作在最佳的溫度范圍中。由此，待冷卻的裝置2能夠相對(duì)快地被冷卻。
[0046]在沒有溫差環(huán)流裝置4的情況下，在已冷卻的狀態(tài)下，需要熱橋5的較大的橫截面，以便在待冷卻的裝置2中并且相對(duì)于冷頭3沒有獲得大的溫度梯度。在已冷卻的狀態(tài)下在待冷卻的裝置2中并且相對(duì)于冷頭3的高的溫度梯度導(dǎo)致效率差。因此，能夠避免上述情況。然而為了避免上述情況所需的大的熱橋5的橫截面能夠引起敏感的冷頭3的不能承受的較大的機(jī)械負(fù)載。
[0047]通過根據(jù)本發(fā)明同時(shí)的應(yīng)用溫差環(huán)流裝置4和熱橋5，在待冷卻的裝置已冷卻的狀態(tài)下也能夠?qū)⒖焖俚睦鋮s和高的效率彼此聯(lián)系在一起。熱橋5用于快速的冷卻并且在冷卻的狀態(tài)下溫差環(huán)流原理承擔(dān)待冷卻的裝置2的冷卻。熱橋5的大的橫截面不是必需的，進(jìn)而不會(huì)出現(xiàn)之前描述的、與大的橫截面相關(guān)聯(lián)的缺點(diǎn)。
[0048]根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備I能夠借助根據(jù)本發(fā)明的方法來描述。之前描述的實(shí)施例能夠彼此組合并且與從現(xiàn)有技術(shù)中已知的實(shí)施例組合。因此，例如也能夠?yàn)闊針?應(yīng)用下述材料，如鐵、鋼、良好導(dǎo)熱的塑料或其他與銅結(jié)合或者代替銅的材料。根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備I也能夠用于另外的待冷卻的裝置2、例如替代超導(dǎo)機(jī)器而用于常規(guī)的機(jī)器。
[0049]具有發(fā)明意義的構(gòu)想在于，經(jīng)由借助于熱橋5進(jìn)行的導(dǎo)熱和同時(shí)通過溫差環(huán)流原理借助于具有溫差環(huán)流裝置4的冷凝器，將冷頭3與待冷卻的裝置2熱連接。令人驚訝的是，不同的冷卻原理不相互妨礙，而是相互補(bǔ)充，如在圖2至4的圖表中不出。僅使用一種冷卻原理時(shí)，如在現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)于冷卻裝置2被看作是足夠的，即使在待實(shí)現(xiàn)的溫度下在進(jìn)一步冷卻時(shí)也不能引起在較短時(shí)間內(nèi)的冷卻并且不能同時(shí)達(dá)到良好的效率。只有通過應(yīng)用通過溫差環(huán)流原理并且經(jīng)由借助于熱橋5進(jìn)行導(dǎo)熱而進(jìn)行冷卻才能夠在進(jìn)一步冷卻中實(shí)現(xiàn)短的冷卻時(shí)間和同時(shí)良好的效率。
【權(quán)利要求】
1.一種用于在應(yīng)用冷頭(3)的情況下對(duì)裝置(2)進(jìn)行冷卻的方法，所述方法包括通過溫差環(huán)流原理對(duì)待冷卻的所述裝置(2)進(jìn)行熱冷卻，其特征在于，同時(shí)經(jīng)由機(jī)械熱橋(5)進(jìn)行導(dǎo)熱，所述機(jī)械熱橋?qū)⑺隼漕^(3)直接與待冷卻的所述裝置(2)熱連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，冷凝器(4)與所述冷頭(3)處于熱接觸并且氣態(tài)的流體在所述冷凝器(4)處被液化，將所述流體液態(tài)的輸送至待冷卻的所述裝置(2),并且在待冷卻的所述裝置(2)處或待冷卻的所述裝置附近在吸收熱量的情況下過渡到氣態(tài)狀態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，將氖氣、氦氣或氮?dú)庾鳛榱黧w應(yīng)用。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述冷頭(3)在經(jīng)由所述熱橋(5)冷卻待冷卻的所述裝置(2)的情況下保持在高于所述流體的沸騰溫度的溫度T上并且在達(dá)到所述流體的所述沸騰溫度時(shí)基本上通過所述溫差環(huán)流原理對(duì)待冷卻的所述裝置(2 )進(jìn)行冷卻。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，應(yīng)用金屬、特別是銅作為所述機(jī)械熱橋(5 )。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，應(yīng)用軌道狀的和/或帶狀的機(jī)械熱橋(5)。
7.一種用于借助冷頭(3)對(duì)裝置(2)進(jìn)行冷卻的設(shè)備(1)，所述冷頭與待冷卻的所述裝置(2 )通過所述溫差環(huán)流原理熱連接，其特征在于，設(shè)置有機(jī)械熱橋(5 )，所述冷頭(3 )經(jīng)由所述熱橋直接與待冷卻的所述裝置(2)熱連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備(1)，其特征在于，冷凝器(4)設(shè)置為與所述冷頭(3)熱接觸以用于在所述冷凝器(4)處對(duì)氣態(tài)的流體進(jìn)行液化，溫差環(huán)流裝置(4)設(shè)置用于將液態(tài)的所述流體運(yùn)輸至待冷卻的所述裝置(2 )并且用于將氣態(tài)的所述流體從待冷卻的所述裝置(2 )運(yùn)輸至所述冷凝器(4 )。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的設(shè)備(1)，其特征在于，所述流體為氖氣、氦氣或氮?dú)狻?br>
10.根據(jù)權(quán)利要求7至9中的任一項(xiàng)所述的設(shè)備(I)，其特征在于，所述冷頭(3)在通過所述熱橋(5)冷卻待冷卻的所述裝置(2)的情況下保持在高于所述流體的沸騰溫度的溫度T上并且通過所述溫差環(huán)流裝置(4)在待冷卻的所述裝置(2)的溫度Te等于所述流體的所述沸騰溫度的情況下，所述冷頭(3)和待冷卻的所述裝置(2)基本上處于相同的溫度。
11.根據(jù)權(quán)利要求7至10中的任一項(xiàng)所述的設(shè)備(1)，其特征在于，所述機(jī)械熱橋(5)由金屬，特別是由銅制成。
12.根據(jù)權(quán)利要求7至11中的任一項(xiàng)所述的設(shè)備(1)，其特征在于，所述機(jī)械熱橋(5)是軌道狀的和/或帶狀的。
13.根據(jù)權(quán)利要求7至12中的任一項(xiàng)所述的設(shè)備(I)，其特征在于，所述機(jī)械熱橋(5)設(shè)計(jì)為是多件式的，尤其是由多個(gè)單個(gè)的軌道狀的和/或帶狀的熱橋(5)構(gòu)成。
14.根據(jù)權(quán)利要求7至13中的任一項(xiàng)所述的設(shè)備(1)，其特征在于，設(shè)置有多個(gè)溫差環(huán)流裝置(4)，用于將液態(tài)的所述流體運(yùn)輸至待冷卻的所述裝置(2)并且用于將氣態(tài)的所述流體從待冷卻的所述裝置(2 )運(yùn)輸至所述冷凝器(4 )。
15.根據(jù)權(quán)利要求7至14中的任一項(xiàng)所述的設(shè)備(I)，其特征在于，待冷卻的所述裝置(2)包括特別是呈至少一個(gè)超導(dǎo)線圈的形式的超導(dǎo)體。
【文檔編號(hào)】F25D19/00GK103782353SQ201280044004
【公開日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2012年8月14日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月8日
【發(fā)明者】海因茨·施密特 申請(qǐng)人:西門子公司