DE102006046688B3 - Cooling system, e.g. for super conductive magnets, gives a non-mechanical separation between the parts to be cooled and the heat sink - Google Patents

Abstract

Translated fromGerman

DieKälteanlage(100) umfasst ein warmes und ein kaltes Verbindungselement (101,103) und ein zwischen diesen Verbindungselementen (101, 103) angeordnetesWärmerohr(105). Das Wärmerohr(105) soll zumindest teilweise mit einer Flüssigkeit (106) gefüllt sein, welchein dem Wärmerohr(105) nach einem Thermosiphoneffekt zirkulierbar ist. Mit dem warmenVerbindungselement (101) sind die zu kühlenden Teile (102) einer Einrichtung,insbesondere der Supraleitungstechnik, verbunden, mit dem kaltenVerbindungselement (103) ist eine Wärmesenke (104) verbunden. Zurthermischen Trennung der Verbindungselemente (101, 103) ist dieFlüssigkeit (106) über einemit dem Innenraum des Wärmerohres (105)verbundene Rohrleitung (107) abpumpbar.Therefrigeration plant(100) comprises a hot and a cold connection element (101,103) and between these connecting elements (101, 103) arrangedheat pipe(105). The heat pipe(105) should be at least partially filled with a liquid (106) whichin the heat pipe(105) is circulatable after a thermosiphon effect. With the warmConnecting element (101) are the parts (102) to be cooled of a device,in particular, the superconducting, connected with the coldConnecting element (103) is a heat sink (104) connected. tothermal separation of the connecting elements (101, 103) is theLiquid (106) via awith the interior of the heat pipe (105)connected pipeline (107) can be pumped.

Description

Translated fromGerman

DieErfindung betrifft eine Kälteanlagemit mindestens

• – einem warmen Verbindungselement,welches mit zu kühlendenTeilen einer Einrichtung thermisch verbunden ist,
• – einemkalten Verbindungselement, welches thermisch mit einer Wärmesenkeverbunden ist,
• – einemWärmerohraus schlecht-wärmeleitendemMaterial, welches an einem ersten Ende mit dem warmen Verbindungselementund an einem zweiten Ende mit dem kalten Verbindungselement verbundenist, und dessen Innenraum zumindest teilweise mit einer nach einemThermosiphoneffekt zirkulierbaren Flüssigkeit gefüllt ist.

The invention relates to a refrigeration system with at least

• A hot connection element which is thermally connected to parts of a device to be cooled,
• A cold connection element which is thermally connected to a heat sink,
• - A heat pipe made of poor thermal conductivity material, which is connected at a first end to the hot connection element and at a second end to the cold connection element, and the interior of which is at least partially filled with a circulatory liquid according to a thermosiphon effect.

EineKälteanlagemit den oben genannten Merkmalen geht beispielsweise aus derDE 102 11 568 B4 hervor.A refrigeration system with the above features, for example, from the DE 102 11 568 B4 out.

Kühlsysteme,z.B. Kühlsystemefür supraleitendeMagnete, verfügenoftmals übereine so genannte Badkühlung.Für einesolche Badkühlung kannein flüssigesKältemittel,z.B. Helium, mit einer Temperatur von typischerweise 4,2 K verwendetwerden. DieDE10 2004 060 832 B3 offenbart ein NMR-Spektrometer, dessensupraleitendes Magnetspulensystem eine Badkühlung aufweist. Die Kühlanlagedes NMR-Spektrometers ist derart ausgelegt, dass ein zirkulierendesKältemittelauf seinem Zirkulationsweg verschiedene Elemente des NMR-Spektrometerserfasst. Durch eine derartige Kältemittelzirkulationkönneneine Vielzahl von Elementen des NMR-Spektrometers mit unterschiedlichenTemperaturniveaus mittels eines einzigen Refrigerators gekühlt werden.Cooling systems, eg cooling systems for superconducting magnets, often have so-called bath cooling. For such a bath cooling, a liquid refrigerant, eg helium, with a temperature of typically 4.2 K can be used. The DE 10 2004 060 832 B3 discloses an NMR spectrometer whose superconducting magnet coil system has bath cooling. The cooling system of the NMR spectrometer is designed such that a circulating refrigerant detects various elements of the NMR spectrometer in its circulation path. By such a refrigerant circulation, a plurality of elements of the NMR spectrometer with different temperature levels can be cooled by means of a single refrigerator.

Für eine Badkühlung sindjedoch großeMengen des entsprechenden Kältemittelsnotwendig. Bei einem supraleitenden Magneten besteht weiterhin dieMöglichkeit,dass dieser, z.B. durch Überschreiteneines fürdas entsprechende supraleitende Material kritischen Stromes odereines kritischen Magnetfeldes, seine supraleitenden Eigenschaftenverliert. In einem solchen Fall tritt an dem supraleitenden Materialkurzfristig eine großeHitzeentwicklung auf. Die anfallende Wärme führt bei einer Badkühlung zueinem Sieden des Kältemittelsinnerhalb des Kryostaten. In großen Mengen anfallendes gasförmiges Kältemittelführt zueinem schnellen Anstieg des Druckes innerhalb des Kryostaten.For a bath cooling arehowever bigQuantities of the corresponding refrigerantnecessary. In a superconducting magnet continues to existPossibility,that this, e.g. by crossingone forthe corresponding superconducting material critical current ora critical magnetic field, its superconducting propertiesloses. In such a case, the superconducting material occursa big one in the short termHeat development on. The resulting heat leads to a bath coolinga boiling of the refrigerantinside the cryostat. Large quantities of gaseous refrigerantleads toa rapid increase in pressure within the cryostat.

Umdiesem Problem zu begegnen und gleichzeitig die Kosten für das Kältemittelzu reduzieren, werden Kühlsystemeohne ein Kältemittelbad konzipiert.Solche Kühlsystemekönnenohne jegliches Kältemittelauskommen. Die Kälteleistungwird in diesem Fall lediglich durch Festkörperwärmeleitung in die zu kühlendenBereiche eingebracht. Bei einem solchen Kühlsystem können die zu kühlenden Bereichedurch einen sog. Festkörper-Kryobus aus z.B.Kupfer mit einer Kältemaschineverbunden sein. Eine weitere Möglichkeitbesteht darin, die zu kühlendenBereiche und die Kältemaschinemit einem geschlossenen Rohrleitungssystem zu verbinden, in welchemeine geringe Menge Kältemittelzirkuliert. Der Vorteil solcher Kühlsysteme ohne ein Kältemittelbadbesteht weiterhin darin, dass diese einfacher an bewegliche zu kühlende Lastenanzupassen sind als Kühlsysteme,welche ein Kältemittelbadaufweisen. Kühlsystemeohne ein Kältemittelbadsind daher insbesondere fürsupraleitende Magnete einer so genannten Gantry geeignet, wie siein der Ionenstrahltherapie zur Krebsbekämpfung eingesetzt werden. DieKälteleistungkann in den zuvor beschriebenen Kühlsystemen typischerweise einerKältemaschine miteinem Kaltkopf insbesondere einem Stirlingkühler zur Verfügung gestelltwerden.Aroundto address this problem while reducing the cost of the refrigerantto reduce cooling systemsdesigned without a refrigerant bath.Such cooling systemscanwithout any refrigerantget along. The cooling capacityis in this case only by solid-state heat conduction in the to be cooledAreas introduced. In such a cooling system, the areas to be cooledby a so-called solid state cryobus of e.g.Copper with a chillerbe connected. One more wayis to cool thoseAreas and the chillerto connect with a closed piping system, in whicha small amount of refrigerantcirculated. The advantage of such cooling systems without a refrigerant bathpersists in that these easier on moving loads to be cooledare to be adapted as cooling systems,which is a refrigerant bathexhibit. cooling systemswithout a refrigerant bathare therefore especially forsuperconducting magnets are suitable for a so-called gantry, as they arebe used in ion beam therapy for the fight against cancer. TheCooling capacitymay typically be one in the cooling systems described aboveChiller witha cold head in particular a Stirling cooler providedbecome.

Einsupraleitender Magnet, bei dem ein Kaltkopf mit seiner zweiten Stufeunmittelbar mechanisch und thermisch mit der Haltestruktur einersupraleitenden Magnetwicklung verbunden ist, geht z.B. aus derUS 5,396,206 hervor. Dienotwendige Kälteleistung wirdbei dem zuvor genannten supraleitenden Magnet direkt durch Festkörperwärmeleitungin die supraleitenden Magnetwicklungen eingebracht. Muss jedochein Kaltkopf z.B. zu Wartungszwecken ausgetauscht werden, weistdie vorgenannte Kühlvorrichtungfür einensupraleitenden Magneten ein entscheidendes technisches Problem auf.Währenddes Austauschvorgangs könnenLuft oder andere Gase an der tiefkalten Kontaktfläche, indiesem Fall der Haltestruktur der supraleitenden Wicklungen, festfrieren. Andiesen Stellen entstehendes Eis führt zu einer schlechten thermischenVerbindung des anschließendwieder eingesetzten Kaltkopfes mit der Haltestruktur der Wicklung.A superconducting magnet, in which a cold head with its second stage is directly mechanically and thermally connected to the support structure of a superconducting magnet winding, goes, for example, from US 5,396,206 out. The necessary cooling capacity is introduced directly into the superconducting magnet windings in the aforementioned superconducting magnet by solid-state heat conduction. If, however, a cold head has to be replaced, for example, for maintenance purposes, the abovementioned cooling device for a superconducting magnet has a decisive technical problem. During the exchange process, air or other gases may freeze on the cryogenic contact surface, in this case the superconductive winding support structure. Ice formed at these points leads to a poor thermal connection of the subsequently re-inserted cold head with the support structure of the winding.

Umein Festfrieren von Gasen an den tiefkalten Kontaktflächen zuvermeiden, könnendiese auf etwa Raumtemperatur erwärmt werden. Dies führt in derRegel dazu, dass die gesamten zu kühlenden Teile einer Einrichtung,z.B. die gesamten supraleitenden Wicklungen eines Magneten, aufRaumtemperatur gebracht werden müssen,bevor der Kaltkopf ausgetauscht werden kann. Insbesondere für große Systemekönneneine solche Aufwärmehaseund die anschließendeAbkühlphaseeine lange Zeit in Anspruch nehmen. Dies führt zu langen Ausfallzeiten desSystems. Die Aufwärm-und Abkühlphasenführenweiterhin zu einem großenVerbrauch an Energie.Arounda freezing of gases at the cryogenic contact surfaces tocan avoidThese are heated to about room temperature. This leads in theRule that the entire parts of a facility to be cooled,e.g. the entire superconducting windings of a magnetRoom temperature must be brought,before the cold head can be replaced. Especially for large systemscansuch a warm-up hareand the subsequent onecooling phasetake a long time. This leads to long downtime of theSystem. The warm-upand cooling phasesto leadcontinue to be a big oneConsumption of energy.

Alternativkann das Anfrieren von Umgebungsgasen an den tiefkalten Kontaktflächen dadurchvermeiden werden, dass der Raum um diese Kontaktflächen gezieltmit Gas geflutet wird. Dies ist jedoch aufwändig und führt zu einem großen Verbrauchan Spülgasoder zu diesem Zweck verdampftem Kältemittel.Alternatively, the freezing of ambient gases at the cryogenic contact surfaces can be avoided by purposely flooding the space around these contact surfaces with gas. However, this is expensive and leads to a large consumption of purge gas or vaporized for this purpose refrigerant.

EP 0 696 380 B1 offenbarteinen supraleitenden Magneten mit einer kryogenfreien Kälteanlage. Dieoffenbarte Kälteanlageverfügt über einenthermischen Bus aus gut wärmeleitfähigem Materialwie z.B. Kupfer, welcher mit dem supraleitenden Magneten verbundenist. Der thermische Bus ist weiterhin mit zwei Kaltköpfen verbindbar.Die beiden Kaltköpfe sindsymmetrisch zu dem thermischen Bus angeordnet. Sie können jeweilsvon entgegengesetzten Seiten an den thermischen Bus herangefahrenwerden. Auf diese Weise kann einer oder beide Kaltköpfe in thermischenKontakt mit dem thermischen Bus gebracht werden. Die Kälteleistungwird entsprechend von einem oder auch beiden Kaltköpfen inden thermischen Bus eingebracht. EP 0 696 380 B1 discloses a superconducting magnet with a cryogen-free refrigeration system. The disclosed refrigeration system has a thermal bus of good thermal conductivity material such as copper, which is connected to the superconducting magnet. The thermal bus can still be connected to two cold heads. The two cold heads are arranged symmetrically to the thermal bus. They can each be approached from opposite sides to the thermal bus. In this way one or both cold heads can be brought into thermal contact with the thermal bus. The cooling capacity is introduced in accordance with one or both cold heads in the thermal bus.

ZumAustausch eines der beiden Kaltköpfe derbekannten Anlage kann dieser von dem thermischen Bus mechanischzurückgefahrenwerden, wodurch der entsprechende Kaltkopf ebenfalls thermisch vondem thermischen Bus getrennt wird. In diesem Fall wird die Kälteleistunglediglich durch den einen verbleibenden Kaltkopf zur Verfügung gestellt. EinAustausch des zurückgefahrenenKaltkopfes kann nun erfolgen, ohne dass der supraleitende Magneterwärmtwerden muss. Bei der inEP0 696 380 B1 offenbarten Kälteanlage müssen die Kaltköpfe jedochmechanisch beweglich ausgeführtwerden, was eine Vielzahl von tieftemperaturtauglichen Bauteilen undeine entsprechende, möglicherweisestöranfällige Mechanikvoraussetzt.To replace one of the two cold heads of the known system this can be moved back mechanically by the thermal bus, whereby the corresponding cold head is also thermally separated from the thermal bus. In this case, the cooling capacity is provided only by the one remaining cold head. An exchange of the retracted cold head can now be done without the superconducting magnet must be heated. At the in EP 0 696 380 B1 disclosed refrigeration system, the cold heads, however, must be carried out mechanically movable, which requires a variety of low-temperature components and a corresponding, possibly interference-prone mechanics.

JP 2000-146333 A offenbarteine Vorrichtung und Methode zur Wartung eines Kryokühlers. Vor demAustausch eines Kryokühlersbzw. Kaltkopfes wird ein entsprechender baugleicher Kaltkopf ineinem Bad mit flüssigemStickstoff vorgekühlt.Durch die Vorkühlungdes baugleichen Kaltkopfes können dieBauteile des Kaltkopfes auf eine vergleichbare Temperatur wie dieentsprechenden auszutauschenden Bauteile gebracht werden. Auf dieseWeise könnendie kryogenen Verhältnisseinnerhalb einer Anlage, deren Kaltkopf ausgetauscht werden soll,nahezu unverändertgehalten werden. JP 2000-146333 A discloses an apparatus and method for maintaining a cryocooler. Before exchanging a cryocooler or cold head, a corresponding identical cold head is pre-cooled in a bath with liquid nitrogen. By pre-cooling the identical cold head, the components of the cold head can be brought to a comparable temperature as the corresponding components to be replaced. In this way, the cryogenic conditions within a plant whose cold head is to be replaced, can be kept almost unchanged.

DE 102 11 568 B4 offenbarteine Kälteanlage mitzwei Kaltköpfen,welche überein Rohrleitungssystem, in dem ein Kältemittel nach einem Thermosiphoneffektzirkulierbar ist, mit den zu kühlendenTeilen einer Einrichtung verbunden sind. Das Rohrleitungssystemweist eine Verzweigung auf. An den Enden der Äste befindet sich je ein Kältemittelraum,der mit jeweils einem Kaltkopf verbunden ist. Flüssiges Kältemittel sinkt, ausgehendvon einem dieser Kältemittelräume, schwerkraftgetriebenzu den zu kühlendenTeilen der Einrichtung, an welchen der Wärmeübergang erfolgt. Gasförmiges Kältemittelsteigt in dem Rohrleitungssystem wiederum zu den beiden Kaltköpfen auf,wo es rückverflüssigt wird.Ein derartiger Kreislauf des Kältemittelskann in dem Rohrleitungssystem sowohl in dem Fall stattfinden, dasslediglich ein Kaltkopf arbeitet, als auch in dem Fall, in dem beideKaltköpfearbeiten. Wird die Kälteanlage derartdimensioniert, dass auch ein einzelner Kaltkopf die für die zukühlendenTeile der Einrichtung notwendige Kälteleistung aufbringt, kannim laufenden Betrieb der Kälteanlageein weiterer Kaltkopf ausgetauscht werden. Zur Minimierung von thermischenVerlusten ist das Rohrleitungssystem zwischen der Verzweigung undden Kältemittelräumen, diejeweils mit einem Kaltkopf verbunden sind, aus schlecht wärmeleitendemMaterial hergestellt. Auf diese Weise können die Verluste durch Festkörperwärmeleitungbegrenzt werden. GasförmigesKältemittelwird jedoch stets auch zu dem Punkt aufsteigen, an dem sich keinoder ein abgeschalteter Kaltkopf befindet. So können zwar die Verluste durch Festkörperwärmeleitungbegrenzt werden, nicht jedoch die Verluste, welche durch zirkulierendesKältemittelverursacht werden. DE 102 11 568 B4 discloses a refrigeration system with two cold heads, which are connected via a piping system in which a refrigerant is circulatory according to a thermosiphon effect, connected to the parts to be cooled of a device. The piping system has a branch. At the ends of the branches there is a respective refrigerant space, which is connected to a cold head. Liquid refrigerant decreases, starting from one of these refrigerant chambers, gravity driven to the parts of the device to be cooled, at which the heat transfer takes place. Gaseous refrigerant in the piping system in turn rises to the two cold heads, where it is reliquefied. Such a cycle of the refrigerant may take place in the piping system both in the case where only one cold head is operating and in the case where both cold heads are operating. If the refrigeration system is dimensioned in such a way that a single cold head applies the cooling capacity necessary for the parts of the device to be cooled, another cold head can be exchanged during operation of the refrigeration system. To minimize thermal losses, the piping system between the branch and the refrigerant spaces, which are each connected to a cold head, made of poor thermal conductivity material. In this way, the losses can be limited by solid-state heat conduction. However, gaseous refrigerant will always rise to the point where there is no or cold head off. Thus, although the losses can be limited by solid-state heat conduction, but not the losses caused by circulating refrigerant.

DE 101 02 653 A1 offenbarteinen mechanischen Wärmeschalter,welcher aus einem ersten topfförmigenMetallkörperbesteht, der einen zweiten Metallkörper formschlüssig umschließen kann.Der erste Metallkörperweist zu diesem Zweck ein freies Ende auf, welches gemeinsam mitdem Außenmanteldes zweiten Metallkörperseinen Formschluss ausbilden kann. In den ersten topfförmigen Metallkörper istein vierter Metallkörpereingebracht, ein dritter Metallkörperumschließtden topfförmigenersten Metallkörpervon außenumgebend. Bei einer Erwärmungdes vierten Metallkörpersdehnt sich dieser aus und drücktderart gegen die Topfinnenwand des ersten Metallkörpers, dasssich das freie Ende des ersten Metallkörpers bewegt und dadurch dieVerbindung zu dem zweiten Metallkörper freigibt. Auf diese Weisekann der Wärmekontaktzwischen dem ersten und dem zweiten Metallkörper geöffnet werden. Beim Abkühlen desersten Metallkörperszieht sich der den ersten Metallkörper umschließende alsRing ausgebildete dritte Metallkörperzusammen und presst das freie Ende des ersten Metallkörpers gegenden zweiten Metallkörper.Auf diese Weise kann der Wärmeschaltergeschlossen werden. DE 101 02 653 A1 discloses a mechanical thermal switch, which consists of a first cup-shaped metal body which can form-fit enclose a second metal body. The first metal body has for this purpose a free end, which can form a positive connection together with the outer jacket of the second metal body. In the first pot-shaped metal body, a fourth metal body is introduced, a third metal body surrounds the cup-shaped first metal body from the outside surrounding. Upon heating of the fourth metal body, this expands and presses against the inner wall of the pot of the first metal body such that the free end of the first metal body moves and thereby releases the connection to the second metal body. In this way, the thermal contact between the first and the second metal body can be opened. Upon cooling of the first metal body of the first metal body enclosing formed as a ring third metal body contracts and presses the free end of the first metal body against the second metal body. In this way, the thermal switch can be closed.

Aufgabeder vorliegenden Erfindung ist es, eine Kälteanlage anzugeben, bei derdie zu kühlendenTeile einer Einrichtung mit einem Wärmerohr, in dem eine Flüssigkeitnach einem Thermosyphon-Effekt zirkulierbar ist, mit einer Wärmsenkeverbunden sind, wobei die zu kühlendenTeilen einer Einrichtung ohne eine mechanische Trennung weitgehendthermisch von der Wärmesenkeentkoppelbar sein sollen.taskThe present invention is to provide a refrigeration system in whichthe ones to be cooledParts of a device with a heat pipe in which a liquidcan be circulated after a thermosyphon effect, with a heat sinkare connected, with the to be cooledParts of a device without a mechanical separation largelythermally from the heat sinkshould be decoupled.

DieseAufgabe wird mit den in Anspruch 1 angegebenen Maßnahmengelöst.Der vorliegenden Erfindung liegen dabei die folgenden Überlegungen zugrunde:Der Wärmeaustauschzwischen der Wärmesenkeund den zu kühlendenTeilen einer Einrichtung erfolgt im Wesentlichen durch die in demWärmerohrnach einem Thermosiphoneffekt zirkulierbare Flüssigkeit. Zur thermischen Trennungder Wärmesenkevon den zu kühlendenTeilen der Einrichtung kann das Wärmerohr über eine an seinen Innenraum angeschlosseneRohrleitung abgepumpt werden. Das Wärmerohr soll gleichzeitig auseinem schlecht wärmeleitfähigen Materialhergestellt sein. Durch diese Maßnahmen wird die thermischeVerbindung zwischen der Wärmesenkeund den zu kühlendenTeilen der Einrichtung bis auf ein durch die Festkörperwärmeleitfähigkeitdes Wärmerohresdefiniertes geringes Maß herabgesetzt.Erfindungsgemäß soll die Kälteanlagemindestens ein warmes Verbindungselement enthalten, welches mitzu kühlendenTeilen einer Einrichtung thermisch verbunden ist, und ein kaltesVerbindungselement, welches thermisch mit einer Wärmesenkeverbunden ist, enthalten. Ein Wärmerohraus schlecht-wärmeleitendemMaterial soll an einem ersten Ende mit dem warmen Verbindungselementund an einem zweiten Ende mechanisch lösbar mit dem kalten Verbindungselementverbunden sein. Der Innenraum des Wärmerohrs soll zumindest teilweisemit einer nach einem Thermosiphoneffekt zirkulierbaren Flüssigkeitgefülltsein. Weiterhin soll die Kälteanlageeine Rohrleitung umfassen, die mit einem ersten Ende mit dem Innenraumdes Wärmerohrsverbunden ist und derart ausgestaltet ist, dass zumindest Teileder Rohrleitung geodätischhöher als derFlüssigkeitsspiegelliegen. Zur thermischen Trennung der Verbindungselemente soll erfindungsgemäß die Flüssigkeit über dieRohrleitung aus dem Wärmerohrabpumpbar sein.This object is achieved with the measures specified in claim 1. The present The invention is based on the following considerations: The heat exchange between the heat sink and the parts of a device to be cooled takes place essentially by the liquid which can be circulated in the heat pipe according to a thermosiphon effect. For thermal separation of the heat sink from the parts to be cooled of the device, the heat pipe can be pumped off via a pipe connected to its interior. The heat pipe should be made of a poor thermal conductivity material at the same time. By these measures, the thermal connection between the heat sink and the parts to be cooled of the device is reduced to a defined by the solid state heat conductivity of the heat pipe low level. According to the invention, the refrigeration system should contain at least one hot connection element, which is thermally connected to parts of a device to be cooled, and a cold connection element, which is thermally connected to a heat sink containing. A heat pipe made of poorly heat-conducting material should be connected at a first end to the hot connection element and at a second end to be mechanically detachable with the cold connection element. The interior of the heat pipe should be at least partially filled with a liquid which can be circulated according to a thermosiphon effect. Furthermore, the refrigeration system should comprise a pipeline which is connected with a first end to the interior of the heat pipe and is configured such that at least parts of the pipeline are geodetically higher than the liquid level. For the thermal separation of the connecting elements according to the invention, the liquid should be able to be pumped out of the heat pipe via the pipeline.

DieVorteile einer Kälteanlagemit den zuvor genannten Merkmalen sind vor allem darin zu sehen, dasseine Wärmeübertragung über dasWärmerohr deutlichherabgesetzt wird, indem die Flüssigkeitaus dem Inneren des Wärmerohresabgepumpt wird. Auf diese Weise können die zu kühlendenTeile einer Einrichtung thermisch von der Wärmesenke weitgehend entkoppeltwerden, ohne dass eine zweite Wärmesenkebenötigtwird und ohne dass eine oder mehrere Wärmesenken mechanisch bewegtwerden müssen.Wird die Wärmesenke,welche mechanisch lösbarmit dem kalten Verbindungselement verbunden ist, aus der Kälteanlageentfernt, kann sich das kalte Verbindungselement binnen einer kurzenZeit soweit erwärmen,dass insbesondere Luft oder andere in der Umgebungsatmosphäre enthalteneGase nur in geringem Maß ander Oberflächedes kalten Verbindungselements anfrieren. Eine Eisbildung an den Kontaktflächen zwischendem kalten Verbindungselement und der Wärmesenke kann auf diese Weise größtenteilsvermieden werden. Aufgrund der verminderten Eisbildung wird derthermische Kontakt beim Wiedereinsetzen der Wärmsenke deutlich besser ausfallenals in dem Fall, in dem sich deutliche Eisbildung an den Kontaktflächen zeigt.Weiterhin bleibt der kryogene Bereich, in dem sich die zu kühlendenTeile der Einrichtung befinden, bedingt durch die thermische Entkopplungvor in diesen Bereich eindringenden Wärmeströmen bewahrt. Auf diese Weisebleiben auch bei einem Austausch der Wärmesenke die zu kühlendenTeile einer Einrichtung auf der gewünschten tiefen Temperatur.Mit den zuvor genannten Maßnahmenkann eine Kälteanlageangegeben werden, welche es gestattet, auch bei einer Verwendungeiner einzelnen Wärmesenke,ohne dass ein Erwärmender zu kühlendenTeile notwendig wird, die Wärmesenkeauszutauschen oder zu warten bzw. temporär zu entfernen. Die erfindungsgemäße Kälteanlageist besonders fürEinrichtungen auf dem Gebiet der Supraleitungstechnik geeignet.TheAdvantages of a refrigeration systemwith the aforementioned features are mainly seen in thata heat transfer over theHeat pipe clearlyis lowered by the liquidfrom the inside of the heat pipeis pumped out. In this way, the to be cooledParts of a device thermally largely decoupled from the heat sinkbe without a second heat sinkneededis moved and without one or more heat sinks mechanicallyNeed to become.Is the heat sink,which is mechanically removableconnected to the cold connection element, from the refrigeration systemremoved, the cold connection element can within a shortTime to warm up,that in particular air or other contained in the ambient atmosphereGases only to a small extentthe surfaceFreeze the cold connector. Ice formation at the contact surfaces betweenthe cold connection element and the heat sink can in this way largelybe avoided. Due to the reduced ice formation is thethermal contact when reinserting the heat sink significantly betteras in the case where there is significant ice formation at the contact surfaces.Furthermore, the cryogenic area remains in which the to be cooledParts of the device are due to the thermal decouplingprevented from penetrating into this area heat flows. In this waystay with an exchange of the heat sink to be cooledParts of a facility at the desired low temperature.With the aforementioned measurescan a refrigeration systemwhich allows it, even when useda single heat sink,without a warmingthe one to be cooledParts becomes necessary, the heat sinkreplace or wait or temporarily remove. The refrigeration system according to the inventionis especially forDevices in the field of superconductivity suitable.

VorteilhafteAusgestaltungen der erfindungsgemäßen Kälteanlage gehen aus den vonAnspruch 1 abhängigenAnsprüchenhervor. Dabei kann die Ausführungsformnach Anspruch 1 mit den Merkmalen eines der Unteransprüche odervorzugsweise auch denen aus mehreren Unteransprüchen kombiniert werden. Demgemäß kann dieKälteanlagenach der Erfindung zusätzlichnoch folgende Merkmale aufweisen:

• – Die zu kühlenden Teile der Einrichtungkönnenin einem evakuierbaren Kryostaten angeordnet sein und das zweiteEnde der Rohrleitung kann außerhalbdes Kryostaten liegen. Tiefkalte Teile einer Einrichtung können besondersvorteilhaft mittels eines evakuierbaren Kryostaten thermisch vorihrer Umgebung isoliert werden. Eine solche thermische Isolationstellt eine besonders effektive Isolation für tiefkalte Teile einer Einrichtungdar. Insbesondere bei solchen tiefkalten Teilen einer Einrichtungist es wünschenswert, eineEisbildung an den Kontaktflächendes kalten Verbindungselementes zu vermeiden. Der Einsatz einerKälteanlagegemäß dem vorstehendenAusführungsbeispielist daher insbesondere fürVorrichtungen mit tiefkalten Teilen besonders vorteilhaft.
• – Eskann eine mehrstufige Kältemaschinemit einer ersten und einer zweiten Stufe vorhanden sein, wobei dieWärmesenkevon der zweiten Stufe gebildet sein kann und die erste Stufe mechanischlösbarmit einem innerhalb des Kryostaten angeordneten Wärmeschildverbunden sein kann. Eine mehrstufige Kältemaschine ist besonders für tiefkaltzu kühlendeTeile einer Einrichtung geeignet. Besonders vorteilhaft ist es,einen Wärmeschildals eine weitere Maßnahmezur thermischen Isolation einzusetzen. Die erfindungsgemäße thermischeTrennung der zu kühlendenTeile einer Einrichtung von der zweiten Stufe der Kältemaschineist besonders vorteilhaft, da insbesondere bei mechanisch komplexenKühlsystemen derVorteil einer thermischen Trennung ohne bewegliche Teile zum Tragenkommt.
• – ZumindestTeile der Kältemaschinekönnenin einem von dem evakuierbaren Kryostaten abgetrennten, evakuierbarenWartungsraum auswechselbar angebracht sein. Mit Hilfe eines weiteren,von dem evakuierbaren Kryostaten abgetrennten, ebenfalls evakuierbarenWartungsraums kann der Auswechselvorgang der Kältemaschine vorgenommen werden,ohne dass das Vakuum des Kryostaten gebrochen werden muss. Der Wartungsvorganggestaltet sich in dieser Weise besonders einfach und effektiv.
• – DieFlüssigkeitkann als ein Zweiphasengemisch vorliegen. Liegt die Flüssigkeitin dem Wärmerohrin zwei Phasen vor, so kann sich eine Zirkulation der Flüssigkeitin dem Wärmerohreinstellen, durch die gasförmigeFlüssigkeitan dem kalten Ende des Wärmerohreskondensiert und flüssigeFlüssigkeitan dem warmen Ende des Wärmerohresverdampft. Auf diese Weise kann die latente Wärme des Phasenübergangszum Wärmetransportgenutzt werden. Eine entsprechende Zirkulation kann sich aber auchin einer einphasigen Flüssigkeitauf Grund natürlicher, aufDichteunterschieden basierender Konvektion einstellen.
• – DieKälteanlagekann um eine Achse drehbar sein, welche im Wesentlichen parallelzu einer Symmetrieachse des Wärmerohresverläuft.Das Wärmerohr kannweiterhin in einem ersten Bereich, der mit dem warmen Verbindungselementverbunden ist, einen größeren Querschnittaufweisen als in einem zweiten Bereich, der mit dem kalten Verbindungselementverbunden ist. Die Teile des Wärmerohres,die den ersten und den zweiten Bereich miteinander verbinden, können derartausgestaltet sein, dass in dem zweiten Bereich kondensiertes Kältemittelungehindert unter dem Einfluss der Schwerkraft zu dem ersten Bereich gelangenkann. Eine Kälteanlagemit den zuvor genannten Merkmalen kann insbesondere vorteilhaft für bewegliche,in diesem Fall drehbar angeordnete zu kühlende Teile einer Einrichtungverwendet werden. Durch die spezielle Ausgestaltung des Wärmerohreswird auch bei einer Drehung der zu kühlenden Teile einer Einrichtungjederzeit der thermische Kontakt zwischen der Kältemaschine und den zu kühlendenTeilen der Einrichtung gewährleistet.
• – DieRohrleitung kann an ihren Enden nahe der Symmetrieachse des Wärmerohresmit dem Wärmerohrund der Außenseitedes Kryostaten verbunden sein. Die Rohrleitung kann weiterhin inVerlaufsrichtung mindestens einen der Achse nahen Zwischenbereichaufweisen. Durch eine Ausgestaltung der Rohrleitung, wie sie zuvorbeschrieben ist, kann bei einer Drehung der zu kühlenden Teile einer Einrichtungverhindert werden, das Kältemitteldurch die Rohrleitung bis an das warme Ende der Rohrleitung vordringt,welches außerhalbdes Kryostaten befestigt ist. Auf diese Weise wird vermieden, dasssich eine Zirkulation des Kältemittelsin der Rohrleitung zwischen dem innerhalb des Wärmerohres befindlichen tiefkaltenBereich und dem Ende der Rohrleitung, welches außerhalb des Kryostaten angebracht ist,stattfindet. Besonders vorteilhaft kann durch die zuvor beschriebeneAusgestaltung der Rohrleitung Wärmeverlustedurch eine wie zuvor beschriebene Zirkulation des Kältemittelsunterbunden werden.
• – DerZwischenbereich der Rohrleitung kann einen V-förmigen Verlauf in Richtungder Achse A aufweisen. Eine V-förmiggebogene Rohrleitung stellt eine besonders einfache und effektiveAusgestaltungsform der Rohrleitung dar.
• – DasWärmerohrkann im Wesentlichen in der Form eines Kegelstumpfes ausgestaltetsein. Durch eine Ausbildung des Wärmerohres in der Form einesKegelstumpfes kann eine besonders einfache kostengünstige undeffektive Form des Wärmerohrsangegeben werden.
• – DieKälteanlagekann ein Zusatzkühlsystemumfassen, welches zumindest die folgenden Merkmale aufweist: EinenKältemittelraum,welcher mit dem kalten Verbindungselement verbunden ist; eine Zuleitung, durchwelche der Kältemit telraumvon einem geodätischhöher gelegenenOrt außerhalbdes Kryostaten mit einem zweiten Kältemittel befüllbar ist;ein Rohrleitungssystem, welches thermisch großflächig mit den zu kühlendenTeilen der Einrichtung verbunden ist und in welchen das zweite Kältemittelbedingt durch einen Thermosiphoneffekt zirkulierbar ist; eine Abgasleitung,durch welche gasförmigeszweites Kältemittelaus dem Rohrleitungssystem entweichen kann. Durch ein Zusatzkühlsystemmit den zuvor genannten Merkmalen kann insbesondere bei großen zu kühlendenMassen eine Beschleunigung der Abkühlphase erreicht werden. Indem über dieZuleitung ein zweites Kältemittelvon einem geodätischhöher gelegenenOrt außerhalbdes Kryostaten in den Kältemittelraumgefülltwird, wird zusätzlicheKühlleistungfür diezu kühlendenTeile einer Einrichtung bereitgestellt. Gegebenenfalls abdampfendeszweites Kältemittelkann überdie Abgasleitung aus dem Rohrleitungssystem entweichen. Auf dieseWeise wird die Bildung eines Überdruckesin dem Rohrleitungssystem verhindert. Innerhalb des Rohrleitungssystemskann das zweite Kältemittelnach einem Thermosiphoneffekt zirkulieren und so für eine effektiveKühlungsorgen.
• – DieVerbindungselemente könnenaus einem gut wärmeleitfähigen Material,vorzugsweise aus Kupfer, bestehen. Das Wärmerohr kann aus einem Material miteiner thermischen Leitfähigkeitgeringer als der von Kupfer, vorzugsweise aus Edelstahl, bestehen. Durcheine derartige Ausgestaltung der Verbindungselemente aus einem gutwärmeleitfähigen Material wiez.B. Kupfer, kann eine besondere effektive thermische Ankopplungsowohl an die Wärmesenkewie auch an die zu kühlendenTeile der Einrichtung erreicht werden. Die Wärmeleitfähigkeit des Wärmerohresist vor allem durch das innerhalb des Wärmerohrs zirkulierende Kältemittelbedingt. Wird das Wärmerohrselbst aus einem schlecht wärmeleitfähigen Materialwie z.B. Edelstahl hergestellt, so kann durch Abpumpen des Kältemittelseine besonders starke Reduzierung der Wärmeleitfähigkeit erreicht werden.
• – DieEinrichtung kann eine Gantry-Vorrichtung zur Strahlentherapie sein,und die zu kühlendenTeile könnendie Magnete der Gantry zur Ablenkung eines Teilchenstrahls sein.Die erfindungsgemäße Kälteanlageist füreine Gantry besonders geeignet, da die zu kühlenden Magnete um eine Rotationsachseder Gantry gedreht werden.

Advantageous embodiments of the refrigeration system according to the invention will become apparent from the dependent of claim 1 claims. In this case, the embodiment can be combined according to claim 1 with the features of one of the subclaims or preferably also those of several subclaims. Accordingly, the refrigeration system according to the invention may additionally have the following features:

• The parts of the device to be cooled can be arranged in an evacuatable cryostat and the second end of the pipeline can be outside the cryostat. Deep-frozen parts of a device can be thermally insulated from their environment particularly advantageously by means of an evacuatable cryostat. Such a thermal insulation is a particularly effective insulation for cryogenic parts of a device. Especially in such cryogenic parts of a device, it is desirable to avoid ice formation on the contact surfaces of the cold connection element. The use of a refrigeration system according to the above embodiment is therefore particularly advantageous especially for devices with cryogenic parts.
• - There may be a multi-stage refrigerator with a first and a second stage, wherein the heat sink may be formed by the second stage and the first stage may be mechanically detachably connected to a disposed within the cryostat heat shield. A multi-stage chiller is particularly suitable for cryogenic parts of a device to be cooled. It is particularly advantageous to use a heat shield as a further measure for thermal insulation. The thermal separation according to the invention of the parts to be cooled of a device from the second stage of the refrigerating machine is particularly advantageous, since the advantage of a thermal separation without moving parts comes into play particularly in mechanically complex cooling systems.
• - At least parts of the refrigerator can be separated in one of the evacuated cryostat ten, evacuable maintenance space be exchangeable attached. With the help of another, separated from the evacuated cryostat, also evacuated maintenance space of the replacement of the chiller can be made without the vacuum of the cryostat must be broken. The maintenance process is particularly simple and effective in this way.
• - The liquid can be present as a two-phase mixture. When the liquid in the heat pipe is in two phases, circulation of the liquid in the heat pipe can be established, condensing gaseous liquid at the cold end of the heat pipe, and vaporizing liquid liquid at the warm end of the heat pipe. In this way, the latent heat of the phase transition can be used for heat transport. However, a corresponding circulation can also be achieved in a single-phase liquid due to natural convection based on density differences.
• - The refrigeration system may be rotatable about an axis which is substantially parallel to an axis of symmetry of the heat pipe. The heat pipe can furthermore have a larger cross-section in a first region, which is connected to the warm connection element, than in a second region, which is connected to the cold connection element. The parts of the heat pipe connecting the first and the second area may be configured such that condensed refrigerant can freely move to the first area under the influence of gravity in the second area. A refrigeration system with the aforementioned features can be used in particular advantageous for movable, in this case rotatably arranged to be cooled parts of a device. Due to the special design of the heat pipe, the thermal contact between the chiller and the parts to be cooled of the device is ensured at any time with a rotation of the parts to be cooled of a device.
• - The pipe can be connected at their ends near the axis of symmetry of the heat pipe to the heat pipe and the outside of the cryostat. The pipeline may furthermore have at least one intermediate region near the axis in the direction of progression. By means of an embodiment of the pipeline as described above, upon rotation of the parts to be cooled, a device can be prevented which advances refrigerant through the pipeline to the warm end of the pipeline, which is fastened outside the cryostat. In this way it is avoided that a circulation of the refrigerant in the pipeline takes place between the deep-cold area located inside the heat pipe and the end of the pipe which is arranged outside the cryostat. Particularly advantageous can be prevented by a circulation of the refrigerant as described above by the above-described embodiment of the pipeline heat losses.
• The intermediate region of the pipeline can have a V-shaped course in the direction of the axis A. A V-shaped bent pipe represents a particularly simple and effective embodiment of the pipeline.
• - The heat pipe can be configured substantially in the shape of a truncated cone. By forming the heat pipe in the form of a truncated cone, a particularly simple inexpensive and effective form of the heat pipe can be specified.
• - The refrigeration system may include an additional cooling system having at least the following features: a refrigerant space which is connected to the cold connection element; a supply line through which the Kältemit telraum can be filled from a geodetically higher location outside of the cryostat with a second refrigerant; a piping system which is thermally connected over a large area with the parts to be cooled of the device and in which the second refrigerant is conditionally circulated by a thermosiphon effect; an exhaust pipe through which gaseous second refrigerant can escape from the piping system. By means of an additional cooling system with the aforementioned features, an acceleration of the cooling phase can be achieved, in particular for large masses to be cooled. By filling a second refrigerant from a geodetically elevated location outside the cryostat into the refrigerant space via the supply line, additional cooling capacity is provided for the parts of a device to be cooled. Optionally, evaporating second refrigerant can escape via the exhaust pipe from the piping system. In this way, the formation of an overpressure in the piping system is prevented. Within the piping system, the second refrigerant can circulate after a thermosiphon effect, thus providing effective cooling.
• - The connecting elements may be made of a good thermal conductivity material, preferably made of copper. The heat pipe may be made of a material having a thermal conductivity less than that of copper, preferably of stainless steel. Such a design of the connecting elements made of a good thermal conductivity material such as copper, a special effective thermal coupling can be achieved both to the heat sink as well as to the parts to be cooled of the device. The heat conductivity of the heat pipe is mainly due to the circulating within the heat pipe refrigerant. If the heat pipe itself is made of a poor thermal conductivity material such as stainless steel, so by pumping off the refrigerant, a particularly strong reduction of the thermal conductivity can be achieved.
• - The device can be a gantry device for Radiation therapy, and the parts to be cooled may be the magnets of the gantry for deflecting a particle beam. The refrigeration system according to the invention is particularly suitable for a gantry, since the magnets to be cooled are rotated about an axis of rotation of the gantry.

Weiterevorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Kälteanlage gehen aus den vorstehendnicht angesprochenen Ansprüchensowie insbesondere aus der nachfolgend erläuternden Zeichnung hervor.In der Zeichnung sind bevorzugte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Kälteanlagein leicht schematisierter Form angedeutet. Dabei zeigen derenFurtheradvantageous embodiments of the refrigeration system according to the invention will be apparent from the abovenot addressed claimsand in particular from the following explanatory drawing.In the drawing, preferred embodiments of the refrigeration system according to the inventionindicated in slightly schematized form. This show their

1 denQuerschnitt einer Kälteanlage, 1 the cross-section of a refrigeration system,

2 denQuerschnitt einer rotierbaren Kälteanlageund 2 the cross section of a rotatable refrigeration system and

3 denQuerschnitt einer rotierbaren Kälteanlagemit einem Zusatzkühlsystem. 3 the cross section of a rotatable refrigeration system with an additional cooling system.

Sichin den Figuren entsprechende Teile sind jeweils mit denselben Bezugszeichenversehen. Nicht näherausgeführteTeile sind allgemeiner Stand der Technik.Yourselfin the figures corresponding parts are each given the same reference numeralsMistake. Not closerexecutedParts are generally state of the art.

1 zeigtden schematischen Aufbau einer Kälteanlage100 gemäß einemAusführungsbeispiel. Ineinem Kryostaten108 befinden sich die zu kühlendenTeile102 einer Einrichtung. Die zu kühlenden Teile102 derEinrichtung könnenz.B. die Magnetwicklungen eines supraleitenden Magneten oder andereTeile der Supraleitungstechnik sein. Innerhalb des Kryostaten108 istzur Verbesserung der thermischen Isolierung ein Wärmeschild112 angebracht. DieKühlleistungfür diezu kühlendenTeile102 der Einrichtung wird durch eine Kältemaschine109,z.B. einem Kaltkopf oder einen Stirlingkühler, zur Verfügung gestellt.Vorzugsweise kann ein Kaltkopf eingesetzt werden, der nach dem Gifford-McMahon-Prinziparbeitet. Eine solche zweistufige Kältemaschine kann gemäß dem vorliegendenAusführungsbeispiel mitihrer ersten Stufe111 thermisch mit dem Wärmeschild112 verbundensein. Die Verbindung zwischen der ersten Stufe111 derKältemaschine109 unddem Wärmeschild112 kannvorzugsweise eine lösbare mechanischeVerbindung, z.B. eine Schraub- oder Klemmverbindung sein, welchegleichzeitig einen guten thermischen Kontakt der Bauteile gewährleistet. Diezweite Stufe110 der Kältemaschine109 stelltdie eigentliche Wärmesenke104 derKälteanlage100 dar.Die zweite Stufe110 der Kältemaschine109 ist thermischmit einem kalten Verbindungselement103 verbunden. Dieentsprechende Verbindung kann vorzugsweise eine Schraubverbindungsein. D.h. die Kältemaschine109 wirdmit ihrer zweiten Stufe110 in das kalte Verbindungselement103 lösbar eingeschraubt.Jede andere mechanische Verbindung, welche lösbar ist und gleichzeitig einenguten thermischen Kontakt zwischen der zweiten Stufe110 der Kältemaschine109 unddem kalten Verbindungselement103 gewährleistet, ist ebenfalls für das in1 dargestellteAusführungsbeispielgeeignet. Die Verbindungselemente101 und103 können dabeiein Teil der zu kühlendenTeile102 einer Einrichtung bzw. der Wärmesenke104 sein.Sie könnenweiterhin in die entsprechenden Bauteile integriert sein oder dauerhaftfest mit diesen verbunden sein. 1 shows the schematic structure of a refrigeration system 100 according to an embodiment. In a cryostat 108 are the parts to be cooled 102 a facility. The parts to be cooled 102 The device may be, for example, the magnet windings of a superconducting magnet or other parts of the superconducting technique. Inside the cryostat 108 is a heat shield to improve thermal insulation 112 appropriate. The cooling capacity for the parts to be cooled 102 The device is powered by a chiller 109 , eg a cold head or a Stirling cooler, provided. Preferably, a cold head can be used, which operates on the Gifford-McMahon principle. Such a two-stage refrigerator can according to the present embodiment with its first stage 111 thermally with the heat shield 112 be connected. The connection between the first stage 111 the chiller 109 and the heat shield 112 may preferably be a releasable mechanical connection, such as a screw or clamp connection, which simultaneously ensures good thermal contact of the components. The second stage 110 the chiller 109 represents the actual heat sink 104 the refrigeration system 100 dar. The second stage 110 the chiller 109 is thermal with a cold connection element 103 connected. The corresponding connection may preferably be a screw connection. That is, the chiller 109 comes with her second stage 110 in the cold connection element 103 detachably screwed. Any other mechanical connection which is releasable and at the same time good thermal contact between the second stage 110 the chiller 109 and the cold connection element 103 is also guaranteed for the in 1 illustrated embodiment suitable. The connecting elements 101 and 103 can be a part of the parts to be cooled 102 a device or the heat sink 104 be. They can continue to be integrated into the corresponding components or permanently connected to them.

DieKältemaschine109 befindetsich teilweise in einem separat evakuierbaren Wartungsraum113.Dieser Wartungsraum113 ist von dem übrigen evakuierbaren Raum desKryostaten108 abgetrennt. Das kalte Verbindungselement103 istmit einem Wärmerohr105 gutwärmeleitendund vorzugsweise auch mechanisch verbunden. Auf der gegenüberliegendenSeite ist das Wärmerohr105 miteinem warmen Verbindungselement101 verbunden. Diese Verbindungist ebenfalls gut wärmeleitendausgestaltet und kann vorzugsweise auch eine mechanische Verbindungsein. Das warme Verbindungselement101 ist wiederum gutwärmeleitendmit den zu kühlenden Teilen102 einerEinrichtung verbunden. Innerhalb des Wärmerohres105 befindetsich eine Flüssigkeit106,welche in dem Wärmerohr105 gemäß einem Thermosiphoneffektzirkulieren kann. Das Wärmerohr105 selbstbesteht jedoch aus einem schlecht-wärmeleitenden Material.The chiller 109 is partly located in a separately evacuated maintenance room 113 , This maintenance room 113 is from the rest of the evacuable space of the cryostat 108 separated. The cold connection element 103 is with a heat pipe 105 good thermal conductivity and preferably also mechanically connected. On the opposite side is the heat pipe 105 with a warm connection element 101 connected. This compound is also designed to conduct heat well and may preferably also be a mechanical connection. The warm connection element 101 is again good heat-conducting with the parts to be cooled 102 connected to a facility. Inside the heat pipe 105 there is a liquid 106 which are in the heat pipe 105 can circulate according to a thermosiphon effect. The heat pipe 105 itself, however, consists of a poorly heat-conducting material.

Istdas Wärmerohr105 vollständig mitder Flüssigkeitgefüllt,so kann diese im oberen kalten Bereich des Wärmerohres105, temperaturbedingt einehöhereDichte annehmen als im unteren, wärmeren Bereich des Wärmerohres105.Aufgrund der Dichteunterschiede der Flüssigkeit106 kannsich in dem Wärmerohr105 eineZirkulation nach dem sog. Thermosiphoneffekt einstellen, welcheeinen Wärmetransportvon den zu kühlendenTeilen102 der Einrichtung zu der Wärmesenke104 bewirkt.Is the heat pipe 105 completely filled with the liquid, this may be in the upper cold area of the heat pipe 105 , due to temperature, assume a higher density than in the lower, warmer area of the heat pipe 105 , Due to the density differences of the liquid 106 can be in the heat pipe 105 Set a circulation according to the so-called. Thermosiphon effect, which heat transport from the parts to be cooled 102 the device to the heat sink 104 causes.

Weiterhinkann das Wärmerohr105 lediglich teilweisemit einer Flüssigkeit106 gefüllt sein.In diesem Fall kann sich eine Zirkulation der Flüssigkeit106 in zweiverschiedenen Phasen einstellen, z.B. flüssig-gasförmig. Demgemäß wird gasförmige Flüssigkeitin dem Teil des Wärmerohres105,welcher sich in thermischem Kontakt mit dem kalten Verbindungsstück103 befindet,verflüssigt.Kondensierte Flüssigkeit106 bewegtsich schwerkraftgetrieben in den in1 weiterunten dargestellten Teil des Wärmerohres105,welcher sich in thermischem Kontakt mit dem warmen Verbindungsstück101 befindet.In diesem Teil des Wärmerohres105 gibtdie Flüssigkeit106 dieKälteleistungan das warme Verbindungsstück101 ab(und somit auch an die zu kühlenden Teileder Einrichtung102) ab, woraufhin gasförmige Flüssigkeit106 wiederin den oberen Teil des Wärmerohresaufsteigt. In diesem Fall wirkt das kalte Verbindungsstück103 alsKondensator und das warme Verbindungsstück als Verdampfer. Auf dieseWeise kann eine gute thermische Verbindung zwischen der Kältemaschine109 bzw.dessen zweiter Stufe110 und den zu kühlenden Teilen102 einerEinrichtung gewährleistetwerden.Furthermore, the heat pipe 105 only partially with a liquid 106 be filled. In this case, there may be a circulation of the liquid 106 set in two different phases, eg liquid-gaseous. Accordingly, gaseous liquid becomes in the part of the heat pipe 105 , which is in thermal contact with the cold connector 103 is liquefied. Condensed liquid 106 moves gravity-driven into the in 1 part of the heat pipe shown below 105 , which is in thermal contact with the hot connector 101 located. In this part of the heat pipe 105 gives the liquid 106 the cooling capacity to the warm connector 101 from (and thus also to the parts of the device to be cooled 102 ), whereupon gaseous liquid 106 again in the upper part of the heat pipe rises. In this case, the cold connector acts 103 as a condenser and the warm connector as an evaporator. In this way, a good thermal connection between the chiller 109 or its second stage 110 and the parts to be cooled 102 a facility.

ImBetrieb einer Kälteanlage100 kannsich die Notwendigkeit ergeben, dass eine Kältemaschine109 z.B.zu Wartungsarbeiten oder aufgrund eines Defekts ausgetauscht werdenmuss. Bevor die Kältemaschine109 ausder Kälteanlage100 entferntwird, wird die Flüssigkeit106,welche sich innerhalb des Wärmerohres105 befindet, über einenach außen führende Rohrleitung107 abgepumpt.Es ist in vielen Fällenausreichend, die Flüssigkeit106 zum überwiegendenTeil aus dem Wärmerohr105 abzupumpen; siekann aber auch vollständigaus dem Wärmerohr105 entferntwerden. Indem die Flüssigkeit106 aus demWärmerohr105 entferntwird, wird die Wärmeleitfähigkeitdes Wär merohres105 erheblichherabgesetzt. Zwischen dem kalten Verbindungselement103 unddem warmen Verbindungselement101 findet im Folgenden eineWärmeleitunglediglich infolge von Festkörperwärmeleitung über dasMaterial des Wärmerohres105 statt.Wird das Wärmerohr105 auseinem schlecht wärmeleitendenMaterial wie z.B. Edelstahl hergestellt, kann die thermische Leitung zwischenden Verbindungselementen101,103 auf ein Minimumreduziert werden. Als Materialien für das Wärmerohr105 sind nebenEdelstahl auch verschiedene Kunststoffe, Keramiken oder andere tieftemperaturgeeigneteWerkstoffe verwendbar. Eine weitere Maßnahme zur Minimierung derWärmeleitungist, das Wärmerohr105 besondersdünnwandig und/odermit geringen geometrischen Ausmaßen zu fertigen.During operation of a refrigeration system 100 There may be a need for a chiller 109 eg for maintenance or due to a defect must be replaced. Before the chiller 109 from the refrigeration system 100 is removed, the liquid becomes 106 which are inside the heat pipe 105 located, via a pipe leading to the outside 107 pumped out. It is sufficient in many cases, the liquid 106 for the most part from the heat pipe 105 pump out; but it can also be completely removed from the heat pipe 105 be removed. By the liquid 106 from the heat pipe 105 is removed, the thermal conductivity of the heat merohres 105 considerably reduced. Between the cold connection element 103 and the warm connection element 101 will find below a heat conduction only as a result of solid-state heat conduction through the material of the heat pipe 105 instead of. Will the heat pipe 105 Made of a poor thermal conductivity material such as stainless steel, the thermal conduction between the fasteners 101 . 103 be reduced to a minimum. As materials for the heat pipe 105 In addition to stainless steel, various plastics, ceramics or other low-temperature suitable materials can be used. Another measure to minimize heat conduction is the heat pipe 105 To produce particularly thin-walled and / or with small geometric dimensions.

Nachdemdie Flüssigkeit106 ausdem Wärmerohr105 über dieRohrleitung107 abgepumpt worden ist, kann der Wartungsraum113 belüftet werden.Bedingt durch die in den Wartungsraum113 einströmende Umgebungsluftbeginnt sich das kalte Verbindungselement103 sowie dievormals kalten Teile der Kältemaschine109 zuerwärmen.Der Wartungsraum113 kann ebenfalls mit einem speziellen Spülgas, wiez.B. getrocknete Luft, Stickstoff oder Helium geflutet werden. Nachdemder Wartungsraum113 belüftet worden ist, kann die Kältemaschine109 ausder Kälteanlage100 entferntwerden. Das vormals tiefkalte Verbindungselement103 istvon den übrigenimmer noch tiefkalten Teilen, insbesondere dem warmen Verbindungselement101 undden zu kühlendenTeilen102 einer Einrichtung, thermisch entkoppelt undwird sich daher schnell auf eine Temperatur nahe der Raumtemperaturerwärmen.Da sich das kalte Verbindungselement103, wie zuvor beschrieben,erwärmt,wird eine Eisbildung durch kondensierendes Gas wie vorzugsweiseUmgebungsluft weitgehend vermieden. Beim Wiedereinsetzen der Kältemaschine109 istdaher ein guter thermischer und mechanischer Kontakt zwischen derenzweiter Stufe110 und dem kalten Verbindungselement103 gewährleistet.After the liquid 106 from the heat pipe 105 over the pipeline 107 can be pumped out, the maintenance room 113 be ventilated. Due to the in the maintenance room 113 incoming ambient air begins the cold connection element 103 as well as the previously cold parts of the chiller 109 to warm up. The maintenance room 113 can also be flooded with a special purge gas, such as dried air, nitrogen or helium. After the maintenance room 113 has been vented, the chiller can 109 from the refrigeration system 100 be removed. The formerly deep cold connection element 103 is of the remaining still cryogenic parts, especially the warm connection element 101 and the parts to be cooled 102 a device that is thermally decoupled and will therefore quickly warm to a temperature near room temperature. Because the cold connection element 103 heated as described above, ice formation by condensing gas, preferably ambient air, is largely avoided. When replacing the chiller 109 is therefore a good thermal and mechanical contact between the second stage 110 and the cold connection element 103 guaranteed.

SupraleitendeMagnetwicklungen sind insbesondere für Bestrahlungsanlagen geeignet,wie sie in der Teilchentherapie z.B. zur Krebsbekämpfung eingesetztwerden. Solche supraleitenden Magnetwicklungen befinden sich bevorzugtin einer so genannten Gantry montiert, welche um eine festgelegteAchse rotierbar ist.superconductingMagnetic windings are particularly suitable for irradiation systems,as used in particle therapy, e.g. used for the fight against cancerbecome. Such superconducting magnet windings are preferredmounted in a so-called gantry, which is a fixed oneAxis is rotatable.

2 zeigtein weiteres Ausführungsbeispiel derallgemein mit100 bezeichneten Kälteanlage, wobei die gesamteKälteanlage100 einschließlich der zukühlendenTeile102 um eine Achse A rotierbar angeordnet sind. Gemäß der in2 dargestellten Ausführungsformder Kälteanlage100 befindensich die zu kühlendenTeile102 in einem Kryostaten108, welcher zusätzlich einenWärmeschild112 aufweist. DieKältemaschine109 istvorzugsweise bezüglich einerweiteren Achse B rotationssymmetrisch ausgestaltet. Die Kältemaschine109 istin einem Wartungsraum113 untergebracht, welcher getrenntvon dem Kryostaten108 evakuierbar ist. Die erste Stufe111 derKältemaschine109 istmit dem Wärmeschild112 verbunden,die zweite Stufe104 der Kältemaschine109 istmit dem kalten Verbindungselement103 verbunden. Das Wärmerohr105 befindetsich mit einem ersten Teil202 in thermischer, vorzugsweiseauch mechanischer Verbindung mit dem kalten Verbindungselement103.Ein weiterer Teil201 des Wärmerohres105 befindetsich in thermischem, vorzugsweise auch mechanischem Kontakt mitdem warmen Verbindungselement101. Der erste Teil202 des Wärmerohres105 weisteinen geringeren Querschnitt als der zweite Teil201 desWärmerohres105 auf.Der Teil203 des Wärmerohres105,welcher den ersten Teil202 und den zweiten Teil201 desWärmerohres105 verbindet,ist derart ausgestaltet, dass durch diesen Teil203 kondensierteFlüssigkeit106 infolgeder Schwerkraft ungehindert von dem ersten Bereich202 inden zweiten Bereich201 gelangen kann. Das gesamte Wärmerohr105 kannvorzugsweise die Form eines beidseitig geschlossenen Kegelstumpfesaufweisen. Ein solches Wärmerohr105 kannweiterhin derart mit der Kältemaschine109 verbundensein, dass die Symmetrieachse des Kegelstumpfes mit der Achse Bzusammenfällt. 2 shows a further embodiment of the generally with 100 designated refrigeration system, the entire refrigeration system 100 including the parts to be cooled 102 are arranged rotatably about an axis A. According to the in 2 illustrated embodiment of the refrigeration system 100 are the parts to be cooled 102 in a cryostat 108 , which in addition a heat shield 112 having. The chiller 109 is preferably designed with respect to a further axis B rotationally symmetrical. The chiller 109 is in a maintenance room 113 housed, which separated from the cryostat 108 is evacuable. The first stage 111 the chiller 109 is with the heat shield 112 connected, the second stage 104 the chiller 109 is with the cold connection element 103 connected. The heat pipe 105 is located with a first part 202 in thermal, preferably also mechanical connection with the cold connection element 103 , Another part 201 of the heat pipe 105 is in thermal, preferably also mechanical contact with the warm connection element 101 , The first part 202 of the heat pipe 105 has a smaller cross section than the second part 201 of the heat pipe 105 on. The part 203 of the heat pipe 105 which is the first part 202 and the second part 201 of the heat pipe 105 connects, is designed such that through this part 203 condensed liquid 106 due to gravity freely from the first area 202 in the second area 201 can get. The entire heat pipe 105 may preferably have the shape of a truncated cone closed on both sides. Such a heat pipe 105 can continue with the chiller 109 be connected, that the axis of symmetry of the truncated cone coincides with the axis B.

ImBereich dieser Achse B ist eine Rohrleitung107 mit demWärmerohr105 verbunden.Durch diese Rohrleitung ist die Flüssigkeit106 aus dem Wärmerohr105 abpumpbar.Die Rohrleitung107 weist eine derartige Form auf, dassetwaig von dem Wärmerohr105 indie Rohrleitung107 eintretende Flüssigkeit106 nichtungehindert zu dem äußeren, in Verbindungmit dem Kryostaten108 stehenden Teil der Rohrleitung107 gelangenkann. Zu diesem Zweck weist die Rohrleitung107 einen inRichtung der Achse A gebogenen Teil204 auf. Durch einederartige Ausgestaltung des Rohres107 kann auch bei einerDrehung der gesamten Kälteanlage100 umdie Achse A verhindert werden, dass Flüssigkeit106 durchdie Rohrleitung107 in ständigen Kontakt mit dem äußeren Teilder Rohrleitung107 tritt.In the area of this axis B is a pipeline 107 with the heat pipe 105 connected. Through this pipeline is the liquid 106 from the heat pipe 105 pumped out. The pipeline 107 has such a shape that any of the heat pipe 105 into the pipeline 107 entering liquid 106 not unhindered to the outside, in conjunction with the cryostat 108 standing part the pipeline 107 can get. For this purpose, the pipeline points 107 a bent in the direction of the axis A part 204 on. By such a configuration of the tube 107 can even with a rotation of the entire refrigeration system 100 around the axis A prevents that liquid 106 through the pipeline 107 in constant contact with the outer part of the pipeline 107 occurs.

Wieim Zusammenhang mit1 beschrieben, kann die Flüssigkeit106 ausdem Wärmerohr105 durchdie Rohrleitung107 abgepumpt werden. Auf diese Weise wirdeine thermische Trennung zwischen den zu kühlenden Teilen102 einerEinrichtung und der Wärmesenke104 erreicht.Um auch bei einer solchen um eine Achse A drehbaren Kälteanlage100 dieKältemaschine109 z.B.zu Wartungsarbeiten austauschen zu können, wird nach Abpumpen der Flüssigkeit106 derArbeitsraum113 belüftet.Für den Fall,dass der Wärmeschild112 einestarre Verbindung mit dem Kryostaten108 aufweist, können die Teiledes Arbeitsraumes113, die zwischen dem Befestigungsflanschder ersten Stufe111 der Kältemaschine mit dem Wärmeschild112 unddem Kondensator103 angeordnet sind, flexibel ausgestaltetsein. Eine derartige flexible Ausgestaltung kann z.B. mit Hilfeeines Faltenbalges erfolgen. Um eine Trennung zwischen der zweitenStufe110 der Kältemaschine109 unddem Kondensator103 zu ermöglichen, kann der Kondensator103 aufgrundeiner flexiblen Ausgestaltung des Wärmerohres105 entlangder Achse B bewegbar sein. Das Wärmerohr105 kannzu diesem Zweck ebenfalls einen Faltenbalg aufweisen.As related to 1 described, the liquid can 106 from the heat pipe 105 through the pipeline 107 be pumped out. In this way, a thermal separation between the parts to be cooled 102 a device and the heat sink 104 reached. Even with such a rotatable about an axis A refrigeration system 100 the chiller 109 For example, to be able to replace maintenance, after pumping the liquid 106 the workroom 113 ventilated. In the event that the heat shield 112 a rigid connection with the cryostat 108 can, the parts of the work space 113 between the mounting flange of the first stage 111 the chiller with the heat shield 112 and the capacitor 103 are arranged flexibly configured. Such a flexible configuration can be done for example by means of a bellows. To a separation between the second stage 110 the chiller 109 and the capacitor 103 to allow the capacitor can 103 due to a flexible design of the heat pipe 105 be movable along the axis B. The heat pipe 105 may also have a bellows for this purpose.

3 zeigtein weiteres Ausführungsbeispiel einerallgemein mit100 bezeichneten Kälteanlage. Die in3 darge stellteKälteanlage100 istgegenüberderjenigen, welche in2 dargestellt ist, um ein zusätzlichesKühlsystemerweitert. Ein Kältemittelraum301 befindetsich in thermischem, vorzugsweise auch mechanischem Kontakt mitdem kalten Verbindungselement103. Dieser Kältemittelraum301 istdurch eine Zuleitung302 von einem geodätisch höher liegenden Ort befüllbar. AlsKältemittel kannein gleiches oder ähnlichesKältemittelverwendet werden, wie es auch fürdas Wärmerohr105 verwendetwird. Verwendbar sind z.B. Helium, Neon oder auch Stickstoff. Anden Kältemittelraum301 ist einRohrleitungssystem303 angeschlossen, welches großflächig mitden zu kühlendenTeilen102 einer Einrichtung verbunden ist. Auf diese Weisekann zusätzlicheKälteleistungan die zu kühlendenTeile102 einer Einrichtung gebracht werden. Auf dieseWeise könnendie Abkühlzeitenz.B. füreinen supraleitenden Magneten deutlich verringert werden. Gegebenenfallsin dem Rohrleitungssystem303 verdampfendes Kältemittelkann übereine Abgasleitung304 aus dem Rohrleitungssystem303 entweichen.Auf diese Weise wird ein Überdruckin dem Rohrleitungssystem303 vermieden. 3 shows a further embodiment of a generally with 100 designated refrigeration system. In the 3 Darge presented refrigeration system 100 is opposite to those in 2 shown is extended to an additional cooling system. A refrigerant room 301 is in thermal, preferably also mechanical contact with the cold connection element 103 , This refrigerant space 301 is through a supply line 302 from a geodetically higher place fillable. As a refrigerant, the same or similar refrigerant can be used as it is for the heat pipe 105 is used. Usable are, for example, helium, neon or nitrogen. To the refrigerant space 301 is a piping system 303 connected, which has a large area with the parts to be cooled 102 a device is connected. In this way, additional cooling capacity to the parts to be cooled 102 to be brought to a facility. In this way, the cooling times, for example, for a superconducting magnet can be significantly reduced. Optionally in the piping system 303 vaporizing refrigerant can be via an exhaust pipe 304 from the piping system 303 escape. In this way, an overpressure in the piping system 303 avoided.

DieZusatzkühleinrichtungkann z.B. derart eingesetzt werden, dass die zu kühlendenTeile102 einer Einrichtung zunächst mit Stickstoff, welcher preiswertund gut verfügbarist, vorgekühltwerden, bevor mit Hilfe der Kältemaschine109 diezu kühlendenTeile102 auf noch tiefere Temperaturen abgekühlt werden.Für denEinsatz der Zusatzkühleinrichtungist es technisch notwendig, die Kälteanlage100 in ihrermöglichenRotation um die Achse A zu stoppen oder zumindest derart langsamzu bewegen, dass sich in dem Rohrleitungssystem303 ein schwerkraftgetriebenerKältemittelkreislauf,welcher auf einem Thermosyphon-Effekt beruht, einstellen kann.The additional cooling device can be used, for example, such that the parts to be cooled 102 a device first with nitrogen, which is inexpensive and readily available, are pre-cooled before using the chiller 109 the parts to be cooled 102 be cooled to even lower temperatures. For the use of additional cooling device, it is technically necessary, the refrigeration system 100 to stop in their possible rotation about the axis A or at least to move so slowly that in the pipeline system 303 a gravity-driven refrigerant circuit, which is based on a thermosiphon effect set.

Claims (15)

Translated fromGerman

Kälteanlage(100) mit mindestens a. einem warmen Verbindungselement(101), welches mit zu kühlendenTeilen (102) einer Einrichtung thermisch verbunden ist, b.einem kalten Verbindungselement (103), welches thermischmit einer Wärmesenke(104) verbunden ist, c. einem Wärmerohr (105) ausschlecht-wärmeleitendemMaterial, welches an einem ersten Ende mit dem warmen Verbindungselement(101) und an einem zweiten Ende mechanisch lösbar mitdem kalten Verbindungselement (103) verbunden ist und dessen Innenraumzumindest teilweise mit einer nach einem Thermosiphoneffekt zirkulierbarenFlüssigkeit(106) gefülltist, und d. einer Rohrleitung (107), die an einemersten Ende mit dem Innenraum des Wärmerohrs (105) verbundenist und derart ausgestaltet ist, dass zumindest Teile der Rohrleitung(107) geodätischhöher alsder Flüssigkeitsspiegelliegen, e. wobei zu einer thermischen Trennung der Verbindungselemente(101,103) die Flüssigkeit (106) über dieRohrleitung (107) abpumpbar ist.Refrigeration system ( 100 ) with at least a. a warm connection element ( 101 ), which with parts to be cooled ( 102 ) is thermally connected to a device, b. a cold connection element ( 103 ), which thermally with a heat sink ( 104 ), c. a heat pipe ( 105 ) made of poorly heat-conducting material, which at a first end with the warm connecting element ( 101 ) and at a second end mechanically releasable with the cold connection element ( 103 ) and the interior of which is at least partially connected to a liquid which can be circulated according to a thermosiphon effect ( 106 ) is filled, and d. a pipeline ( 107 ), which at a first end with the interior of the heat pipe ( 105 ) and is configured such that at least parts of the pipeline ( 107 Geodetic higher than the liquid level, e. wherein a thermal separation of the connecting elements ( 101 . 103 ) the liquid ( 106 ) over the pipeline ( 107 ) is pumpable.Kälteanlage(100) gemäß Anspruch1, dadurch gekennzeichnet, dass die zu kühlenden Teile (102) derEinrichtung in einem evakuierbaren Kryostaten (108) angeordnetsind und das zweite Ende der Rohrleitung (107) außerhalbdes Kryostaten (108) liegt.Refrigeration system ( 100 ) according to claim 1, characterized in that the parts to be cooled ( 102 ) of the device in an evacuable cryostat ( 108 ) and the second end of the pipeline ( 107 ) outside the cryostat ( 108 ) lies.Kälteanlage(100) gemäß Anspruch2, dadurch gekennzeichnet, dass eine mehrstufige Kältemaschine(109) mit einer ersten Stufe (111) und einer zweitenStufe (110) vorhanden ist, wobei die Wärmesenke (104) vonder zweiten Stufe (110) ausgebildet ist, und die ersteStufe (111) mechanisch lösbar mit einem innerhalb desKryostaten (108) angeordneten Wärmeschild (112) verbundenist.Refrigeration system ( 100 ) according to claim 2, characterized in that a multi-stage refrigerator ( 109 ) with a first stage ( 111 ) and a second stage ( 110 ) is present, wherein the heat sink ( 104 ) of the second stage ( 110 ), and the first stage ( 111 ) mechanically releasable with a within the cryostat ( 108 ) arranged heat shield ( 112 ) connected is.Kälteanlage(100) gemäß Anspruch3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest Teile der Kältemaschine(109) in einem von dem evakuierbaren Kryostaten (108)abgetrennten, evakuierbaren Wartungsraum (113) auswechselbarangebracht sind.Refrigeration system ( 100 ) according to claim 3, characterized in that at least parts of the refrigerating machine ( 109 ) in one of the evacuable cryos did ( 108 ) separated, evacuable maintenance room ( 113 ) are mounted interchangeably.Kälteanlage(100) gemäß einemder vorstehenden Ansprüche,dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit (106) alsein Zweiphasengemisch vorliegt.Refrigeration system ( 100 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the liquid ( 106 ) is present as a two phase mixture.Kälteanlage(100) gemäß einemder vorstehenden Ansprüchedadurch gekennzeichnet, dass a. eine Drehbarkeit um eine Achse(A) vorgesehen ist, welche im Wesentlichen parallel zu einer Symmetrieachse(B) des Wärmerohres(105) verläuft,und b. das Wärmerohr(105) in einem ersten Bereich (201), der mit demwarmen Verbindungselement (101) verbundenen ist, einengrößeren Querschnitt aufweistals in einem zweiten Bereich (202), der mit dem kaltenVerbindungselement (103) verbundenen ist, und die Teile(203) des Wärmerohres,die den ersten (201) und den zweiten Bereich (202)miteinander verbindenden, derart ausgestaltet sind, dass in dem zweitenBereich (202) kondensiertes Kältemittel (106) ungehindertunter dem Einfluss der Schwerkraft in den ersten Bereich (201)gelangen kann.Refrigeration system ( 100 ) according to one of the preceding claims, characterized in that a. a rotation about an axis (A) is provided, which is substantially parallel to an axis of symmetry (B) of the heat pipe ( 105 ), and b. the heat pipe ( 105 ) in a first area ( 201 ), which with the warm connection element ( 101 ) has a larger cross section than in a second area ( 202 ) connected to the cold connection element ( 103 ), and the parts ( 203 ) of the heat pipe, the first ( 201 ) and the second area ( 202 ) are connected to each other, are configured such that in the second area ( 202 ) condensed refrigerant ( 106 ) freely under the influence of gravity in the first area ( 201 ) can get.Kälteanlagegemäß Anspruch6, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrleitung (107) anihren Enden nahe der Symmetrieachse (B) des Wärmerohres (105) mitdem Wärmerohr(105) und der Außenseitedes Kryostaten (108) verbunden ist, und die Rohrleitung(107) in Verlaufsrichtung mindestens einen der Achse (A)nahen Zwischenbereich (204) aufweist.Refrigeration system according to claim 6, characterized in that the pipeline ( 107 ) at their ends near the axis of symmetry (B) of the heat pipe ( 105 ) with the heat pipe ( 105 ) and the outside of the cryostat ( 108 ), and the pipeline ( 107 ) in the direction of at least one of the axis (A) near intermediate region ( 204 ) having.Kälteanlagegemäß Anspruch7 dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenbereich (204)in Verlaufsrichtung der Rohrleitung (107) eine V-förmige Biegungin Richtung der Achse (A) aufweist.Refrigeration system according to claim 7, characterized in that the intermediate region ( 204 ) in the direction of the pipeline ( 107 ) has a V-shaped bend in the direction of the axis (A).Kälteanlagegemäß einemder Ansprüche6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmerohr (105) im Wesentlichenin der Form eines Kegelstumpfes ausgebildet ist.Cooling system according to one of claims 6 to 8, characterized in that the heat pipe ( 105 ) is formed substantially in the shape of a truncated cone.Kälteanlagegemäß einemder vorstehenden Ansprüche,gekennzeichnet durch ein Zusatzkühlsystem,umfassend a. einen mit dem kalten Verbindungselement (103) verbundenenKältemittelraum(301), b. eine Zuleitung (302), durch welcheder Kältemittelraum(301) von einem geodätischhöher gelegenen Ortaußerhalbdes Kryostaten (108) mit einem zweiten Kältemittelbefüllbarist, c. ein Rohrleitungssystem (303), welches thermisch großflächig mitden zu kühlendenTeilen (102) der Einrichtung verbunden ist und in welchemdas zweite Kältemittelbedingt durch einen Thermosiphoneffekt zirkulierbar ist, und d.eine Abgasleitung (304), durch welche gasförmiges zweitesKältemittelaus dem Rohrleitungssystem (303) entweichen kann.Refrigeration system according to one of the preceding claims, characterized by an additional cooling system, comprising a. one with the cold connection element ( 103 ) connected refrigerant space ( 301 b. a supply line ( 302 ), through which the refrigerant space ( 301 ) from a geodetically higher location outside the cryostat ( 108 ) can be filled with a second refrigerant, c. a pipeline system ( 303 ), which thermally large area with the parts to be cooled ( 102 ) is connected to the device and in which the second refrigerant is circulated due to a thermosiphon effect, and d. an exhaust pipe ( 304 ), through which gaseous second refrigerant from the piping system ( 303 ) can escape.Kälteanlagegemäß einemder vorangehenden Ansprüche,dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungselemente (101,103)aus einem gut wärmeleitfähigen Material,vorzugsweise aus Kupfer, bestehen.Refrigeration system according to one of the preceding claims, characterized in that the connecting elements ( 101 . 103 ) consist of a good thermal conductivity material, preferably of copper.Kälteanlagegemäß einemder vorangehenden Ansprüche,dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmerohr (105) auseinem Material mit einer thermischen Leitfähigkeit geringer als die vonKupfer, vorzugsweise aus Edelstahl, besteht.Refrigeration system according to one of the preceding claims, characterized in that the heat pipe ( 105 ) is made of a material having a thermal conductivity lower than that of copper, preferably made of stainless steel.Kälteanlagegemäß einemder vorangehenden Ansprüche,dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung supraleitende Teileenthält.refrigeration plantaccording to oneof the preceding claims,characterized in that the device superconducting partscontains.Kälteanlagegemäß einemder vorangehenden Ansprüche,dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung eine Gantry-Vorrichtung zur Strahlentherapieist.refrigeration plantaccording to oneof the preceding claims,characterized in that the device is a gantry device for radiotherapyis.Kälteanlagegemäß Anspruch14, dadurch gekennzeichnet, dass die zu kühlenden Teile (102) Magnete,vorzugsweise supraleitende Magnete, zur Ablenkung eines Teilchenstrahlssind.Refrigeration system according to claim 14, characterized in that the parts to be cooled ( 102 ) Magnets, preferably superconducting magnets, for deflecting a particle beam.