Vorrichtung zur Kühlung einer supraleitenden Maschine und Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Kühlung einer supraleitenden Maschine mit wenigstens zwei Kaltköpfen und mit wenigstens zwei Kompressoren. Die Kaltköp ^¬ fe sind jeweils über wenigstens eine Fluid-Leitung fluidisch mit wenigstens einem Kompressor verbunden. Weiterhin bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zum Betrieb der zuvor beschriebenen Vorrichtung.

Bei der Kühlung supraleitender Maschinen werden Kaltköpfe, z.B. Gifford-McMahon Kaltköpfe eingesetzt. Diese stellen die für die Kühlung der Teile der Maschine, welche für die Supra ^¬ leitung auf kryogener Temperatur gehalten werden müssen, notwendige Kälteleistung bereit. Für eine Kühlung mit flüssigem Stickstoff müssen z.B. Temperaturen kleiner 77K und für eine Kühlung mit flüssigem Helium müssen z.B. Temperaturen von kleiner 4K mit einer Vorrichtung zur Kühlung erreicht werden.

Die Vorrichtung zur Kühlung umfasst in der Regel einen Kaltkopf, eine Kompressoreinheit und dazugehörige Verbindungslei- tungen. Die Verbindungsleitungen sind häufig aus einer Hoch- und aus einer Niederdruckleitung zusammengesetzt. Über eine Steuerleitung kann ein Kaltkopf-Drehventil die Kälteleistung, welche von der Kompressoreinheit erzeugt wird, am Kaltkopf steuern. Im Weiteren wird unter Steuern ebenfalls ein Regeln mit Hilfe einer Regelung verstanden. So kann z.B. der Kaltkopf auf den Kompressor rückwirken, damit bei weniger Bedarf an Kälteleistung der Kompressor abgestellt oder zumindest die produzierte Kälteleistung reduziert wird. Aus dem Stand der Technik sind Vorrichtungen zur Kühlung bekannt, welche mehrere Kompressor-Kaltkopf-Einheiten umfassen, jeweils mit dazugehörigen Verbindungsleitungen. So ist z.B. aus der noch nicht veröffentlichten DE 10 2010 041 194 be- kannt, dass jeweils ein Kaltkopf mit einem Kompressor über eine Hochdruckleitung zur Versorgung des Kaltkopfes mit Arbeitsfluid verbunden ist. In der Regel ist das Arbeitsfluid ein Gas wie z.B. Helium oder Stickstoff. Es kann aber auch eine Flüssigkeit als Arbeitsfluid verwendet werden. Das Ar ^¬ beitsfluid wird am Kompressor komprimiert, wobei die entste ^¬ hende Wärme an die Umgebung abgegeben wird. Das komprimierte Arbeitsfluid wird mit hohem Druck durch die Hochdruckleitung zum Kaltkopf geleitet. Am Kaltkopf wird das Arbeitsfluid ex- pandiert, wobei es sich abkühlt und den Kaltkopf kühlt. Das expandierte Arbeitsfluid mit niedrigerem Druck wird dann vom Kaltkopf wieder über eine Niederdruckleitung zum Kompressor zurückgeführt, wodurch ein geschlossener Fluidkreislauf ge ^¬ bildet ist, jeweils zwischen einem Kompressor und einem Kalt- köpf.

Ein Nachteil der aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen zum Kühlen von supraleitenden Maschinen ist, dass bei Ausfall z.B. durch technischen Defekt einer Komponente der Vorrichtung, beispielsweise eines Kompressors und/oder eines Kaltkopfes, die sichere Kühlung der Maschine nicht mehr ge ^¬ währleistet sein kann. Ein weiterer Nachteil ist, dass bei starker Änderung der gewünschten Kühlleistung Wartungszeiten notwendig sind, da um einen weiteren Kompressor anzuschlie- ßen, die Vorrichtung komplett abgeschaltet sein muss.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, eine Vorrichtung zur Kühlung einer supraleitenden Maschine und ein Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung anzugeben, welche die zuvor beschriebenen Probleme überwinden. Insbesondere ist es Aufgabe der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine sichere Kühlung der Maschine zu gewährleisten, auch bei Ausfall einer Komponente wie z.B. eines Kompressors und/oder eines Kaltkop ^¬ fes. Weiterhin ist es Aufgabe der erfindungsgemäßen Vorrich- tung eine Wartung zu ermöglichen, ohne die Kühlung komplett einzustellen und die Maschine außer Betrieb nehmen zu müssen. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, welches die zuvor beschriebenen Probleme ebenfalls löst.

Die angegebene Aufgabe wird bezüglich der Vorrichtung zur Kühlung einer supraleitenden Maschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und bezüglich des Verfahrens zum Betrieb der Vor ^¬ richtung mit den Merkmalen des Anspruchs 14 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrich- tung zur Kühlung einer supraleitenden Maschine und des Verfahrens zum Betrieb der Vorrichtung gehen aus den jeweils zu ^¬ geordneten abhängigen Unteransprüchen hervor. Dabei können die Merkmale des Hauptanspruchs mit Merkmalen der Unteran ^¬ sprüche und Merkmale der Unteransprüche untereinander kombi- niert werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Kühlung einer supralei ^¬ tenden Maschine umfasst wenigstens zwei Kaltköpfen und we ^¬ nigstens zwei Kompressoren. Die Kaltköpfe sind jeweils über wenigstens eine Fluid-Leitung fluidisch mit wenigstens einem Kompressor verbunden. Die Vorrichtung weist erfindungsgemäß wenigstens eine Fluidsammel-Leitung auf.

Über die Fluidsammel-Leitung sind die Kompressoren und die Kaltköpfe alle fluidisch über ein Arbeitsfluid miteinander verbunden. Bei Ausfall eines Kompressors können die restli ^¬ chen Kompressoren über die Fluidsammel-Leitung eine sichere und kontinuierliche Kühlleistung an den Kaltköpfen sicher stellen. Ebenfalls bei einer Wartung eines Kompressors oder mehrerer Kompressoren kann über die gemeinsame Fluidsammel- Leitung mit Hilfe der restlichen Kompressoren eine sichere Versorgung aller Kaltköpfe mit Arbeitsfluid bzw. Kühlleistung sicher gestellt werden. Dadurch muss die Maschine bei einer Wartung oder einem Ausfall von Kompressoren nicht außer Be- trieb genommen werden, sondern eine Kühlung der supraleitenden Komponenten in der Maschine kann aufrecht erhalten werden . Die Kaltköpfe können jeweils mit wenigstens einer elektri ^¬ schen Steuerleitung elektrisch verbunden sein. Dadurch ist eine Steuerung oder Regelung der Kaltköpfe abhängig der benötigten Kühlleistung möglich. Die Vorrichtung kann wenigstens eine zentrale elektrische Steuerung aufweisen, welche mit der wenigstens einen elektrischen Steuerleitung, insbesondere mit allen elektrischen Steuerleitungen elektrisch verbunden ist. Die zentrale elektrische Steuerung kann alternativ oder zusätzlich mit dem wenigstens einen Kompressor verbunden sein. Dadurch ist eine Steuerung der Kompressoren abhängig von der an den Kühlköpfen benötigten Kälteleistung möglich. Es kann bei Ausfall einer Komponente, wie z.B. eines Kompressors, über die zentrale elektrische Steuerung eine Steuerung oder Regelung der anderen Komponenten wie z.B. der anderen Kom- pressoren erfolgen, um den Leistungsausfall der einen ausgefallenen Komponente zu kompensieren.

Die wenigstens eine Fluid-Leitung kann jeweils aus wenigstens einer Hochdruckfluid-Leitung und aus wenigstens einer Nie- derdruckfluid-Leitung aufgebaut sein. Die Fluidsammel-Leitung kann aus wenigstens einer Hochdruckfluidsammel-Leitung und aus wenigstens einer Niederdruckfluidsammel-Leitung aufgebaut sein. So kann z.B. ein Arbeitsfluid, wie z.B. Helium oder Stickstoff, durch den Kompressor komprimiert werden, d.h. dessen Druck erhöht werden, und über die Hochdruckfluid- Leitung, die Hochdruckfluidsammel-Leitung und weiter über die Hochdruckfluid-Leitung zu den Kühlköpfen transportiert werden. Die Kühlleistung, welche das Arbeitsfluid am Kompressor durch Verdichtung und Abführung der dabei entstandenen Wärme- menge an die Umwelt erhalten hat, kann das Arbeitsfluid am

Kaltkopf durch Ausdehnung bzw. Druckerniedrigung wieder abgeben. Durch Druckerniedrigung findet insbesondere eine adiaba ^¬ tische Ausdehnung unter Abkühlung des Arbeitsfluids statt. Die Kälteleistung gibt das Arbeitsfluid an den Kaltkopf unter Druckerniedrigung durch Wärmetausch ab. Das Arbeitsfluid wird dann über die Niederdruckfluid-Leitung, die Niederdruckfluidsammel-Leitung und weiter über die Niederdruckfluid-Leitung zu dem wenigstens einen Kompressor transportiert, wodurch ein geschlossener Kreislauf hergestellt sein kann. Die Transport ^¬ vorgänge der Fluide können durch Pumpen, durch Druckunterschiede und/oder durch Schwerkraft erfolgen. In der Regel erfolgt der Transport durch die Druckunterschiede.

Alternativ kann ein Transport von flüssigem und/oder gasförmigem Arbeitsfluid auch statt über getrennte Hochdruck- und Niederdruckfluid-Leitungen über gemeinsame Leitungen erfolgen .

Die wenigstens zwei Kaltköpfe und die wenigstens zwei Kom ^¬ pressoren können über die Hochdruckfluid-Leitungen miteinander fluidisch verbunden sein, wobei wenigstens zwei, insbe ^¬ sondere alle Hochdruckfluid-Leitungen über die wenigstens ei- ne gemeinsame Hochdruckfluidsammel-Leitung miteinander fluidisch verbunden sind. Die wenigstens zwei Kaltköpfe und die wenigstens zwei Kompressoren können über die Niederdruck- fluid-Leitungen miteinander fluidisch verbunden sein, wobei wenigstens zwei, insbesondere alle Niederdruckfluid-Leitungen über die wenigstens eine gemeinsame Niederdruckfluidsammel- Leitung miteinander fluidisch verbunden sind.

Die wenigstens eine Fluid-Leitung kann wenigstens ein Ventil umfassen. Dieses Ventil kann z.B. ein Überströmventil oder ein elektrisch steuerbares Ventil sein. Die wenigstens eine Fluid-Leitung, welche aus wenigstens einer Hochdruckfluid- Leitung und aus wenigstens einer Niederdruckfluid-Leitung aufgebaut ist, kann wenigstens ein Ventil jeweils in jeder Hochdruckfluid-Leitung und/oder wenigstens ein Ventil jeweils in jeder Niederdruckfluid-Leitung umfassen, zur Vermeidung von fluidischen Rückströmungen und/oder zur Steuerung der Fluidströme .

Die Kompressoren können Helium-Kompressoren sein oder umfas- sen. Die Fluidsammel-Leitung kann ein Helium-Bus-System sein oder Teil eines Helium-Bus-Systems sein. Statt Helium kann auch ein anderes Arbeitsfluid verwendet werden, wie z.B.

Stickstoff . Die Kompressoren können ölhaltige oder ölfreie Kompressoren sein oder umfassen, insbesondere Linearkompressoren. Die Leitungen können Puffervolumina umfassen, insbesondere zum Dämpfen von Druckänderungen. Dadurch wird ein kontinuierliches Kühlen der zu kühlenden Maschinenteile sicher ge ^¬ stellt . Das Verhältnis der Anzahl der Kompressoren zu den Kaltköpfen kann ungleich 1:1 sein. Da die Kompressoren mit den Kaltköpfen fluidisch über die Fluidsammel-Leitung verbunden sind, ist keine 1:1 Zuordnung eines Kompressors jeweils zu einem Kaltkopf notwendig. Die Kälteleistung kann angepasst werden durch Zu- und/oder Abschalten von Kompressoren und bei Wartung können Kompressoren ebenfalls abgeschaltet werden, ohne dass ein Gesamtausfall der Maschine bzw. der Kühlung der Ma ^¬ schine erfolgt. Dies erhöht die Zuverlässigkeit der Vorrich ^¬ tung und ermöglicht einen Dauerbetrieb ohne Ausfallzeiten z.B. bei Wartung von Komponenten.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betrieb der zuvor be ^¬ schriebenen Vorrichtung umfasst, dass die Kompressoren und die Kaltköpfe über wenigstens eine gemeinsame Fluidsammel- Leitung fluidisch verbunden werden, durch welche insbesondere ein Arbeitsfluid von den Kompressoren zu den Kaltköpfen und/oder umgekehrt strömt. Über die Fluidsammel-Leitung sind alle Kompressoren mit allen Kaltköpfen fluidisch verbunden, was die zuvor unter der Vorrichtung beschriebenen Vorteile aufweist. Bei einem geschlossenen Kreislauf werden eine kontinuierliche und sichere Kühlung und ein sicherer Betrieb der Maschine bzw. der zu kühlenden Einrichtung ermöglicht.

Die Zahl der im Betrieb befindlichen Kompressoren und Kalt- köpfe kann im Betrieb geändert werden, insbesondere durch Zu- oder Abschalten der Kompressoren gesteuert oder geregelt. Dies kann insbesondere über eine zentrale elektrische Steue ^¬ rung erfolgen. Dadurch muss nicht für jeden Kompressor eine eigene Steuerung oder Regelung vorgesehen werden, was Kosten spart. Eine gemeinsame Steuerung oder Regelung der Kompresso ^¬ ren z.B. abhängig von den Kaltköpfen und/oder umgekehrt bzw. der Komponenten des Systems abhängig voneinander, ermöglicht ein besseres Zusammenspiel der Kompressoren und/oder Kaltköp ^¬ fe und eine bessere Steuerung der benötigten Kaltleistung.

Die mit dem Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung zur Kühlung einer supraleitenden Maschine verbundenen Vorteile sind ana- log den Vorteilen, welche zuvor im Bezug auf die Vorrichtung zur Kühlung einer supraleitenden Maschine beschrieben wurden.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung mit vorteilhaften Weiterbildungen gemäß den Merkmalen der abhängigen Ansprüche werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein.

Es wird in den Figuren dargestellt: Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 1 zur Kühlung einer supraleitenden Maschine mit voneinander getrennten Kompressor 3 a bis d - Kühlkopf 2 a bis d - Paaren nach dem Stand der Technik, und Fig. 2 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemä ^¬ ßen Vorrichtung 1 zur Kühlung einer supraleitenden Maschine mit gemeinsamer Fluidsammel-Leitung 9, 10.

In der Fig. 1 ist eine Vorrichtung 1 zur Kühlung einer supra- leitenden Maschine mit voneinander getrenntem Kompressor 3 a bis d - Kühlkopf 2 a bis d - Paaren nach dem Stand der Tech ^¬ nik schematisch dargestellt. Im Weiteren wird exemplarisch anhand eines geschlossenen Kühlkreislaufs mit einem Kompres ^¬ sor 3 a bis d - Kühlkopf 2 a bis d - Paar die Funktionsweise beschrieben. In Fig. 1 sind vier geschlossene Kühlkreisläufe mit jeweils einem Kompressor 3 a bis d - Kühlkopf 2 a bis d - Paar dargestellt. Eine Vorrichtung zur Kühlung einer supraleitenden Maschine kann auch andere Anzahlen an Kompressor 3 a bis d - Kühlkopf 2 a bis d - Paaren enthalten, z.B. zwei, drei oder mehr als vier.

Ein Kompressor 3 a bis d ist jeweils über eine Hochdruckflu- id-Leitung 5 a bis d mit einem Kaltkopf 2 a bis d fluidisch verbunden. Das am Kompressor 3 a bis d verdichtete Fluid wird mit einem erhöhten Druck zum Kaltkopf 2 a bis d geleitet. Beim Verdichten am Kompressor 3 a bis d entstehende Wärmemengen werden am Kompressor 3 a bis d z.B. durch ein Kühlfluid wie Wasser abgeführt. Der Transport des Fluids vom Kompressor 3 a bis d zum Kaltkopf 2 a bis d erfolgt in der Regel durch Druckunterschiede. Alternativ kann ein Transport auch per Schwerkraft oder mit Hilfe von in den Figuren der Einfachheit halber nicht dargestellter Pumpen erfolgen. Der Kompressor 3 a bis d kann den Fluidtransport aber auch selbst durch den Druckaufbau ermöglichen.

Am Kaltkopf 2 a bis d gibt das Arbeitsfluid Kälteleistung ab, z.B. durch adiabatische Ausdehnung verbunden mit einer Abküh- lung des Fluids. Mit der Kälteleistung wird der Kaltkopf 2 a bis d gekühlt. Das Arbeitsfluid erwärmt sich dabei und dessen Druck ist erniedrigt. Das expandierte Arbeitsfluid wird über eine Niederdruckfluid-Leitung 6 a bis d wieder zum Kompressor 3 a bis d geleitet, wodurch ein geschlossener Kühlkreislauf entsteht.

Am Kompressor 3 a bis d wird das Arbeitsfluid wieder kompri ^¬ miert, wodurch der zuvor beschriebene Prozess von Vorne be ^¬ ginnt .

Der Kompressor 3 a bis d und der Kaltkopf 2 a bis d ist je ^¬ weils über eine Steuerleitung 4 a bis d elektrisch miteinander verbunden. Die Steuerleitung 4 a bis d ermöglicht eine Steuerung der vom Kompressor 3 a bis d bereitgestellten Käl- teleistung, z.B. in Form von komprimiertem Arbeitsfluid. Dies kann abhängig von der vom Kaltkopf 2 a bis d benötigten Kälteleistung erfolgen, welche z.B. über einen Temperatursensor am Kaltkopf 2 a bis d gemessen wird. Die Steuerung bzw. Rege- lung kann eine Steuer- bzw. Regeleinrichtung am Kaltkopf 2 a bis d und/oder am Kompressor 3 a bis d umfassen, welche der Einfachheit halber in den Figuren nicht dargestellt ist. Die Kühlung einer Maschine mit der zuvor beschriebenen Vorrichtung 1 ist aus dem Stand der Technik, z.B. der noch nicht veröffentlichten DE 10 2010 041 194, bekannt und soll deshalb im Weiteren nicht näher ausgeführt werden. Die Kaltköpfe 2 a bis d dienen in der Regel der Kühlung von Kühlfluid, welches direkt oder indirekt die zu kühlenden Teile der Maschine kühlt .

In Fig. 2 ist eine schematische Darstellung einer erfindungs ^¬ gemäßen Vorrichtung 1 zur Kühlung einer supraleitenden Ma- schine mit gemeinsamer Fluidsammel-Leitung 9, 10 gezeigt. Das Ausführungsbeispiel in Fig. 2 zeigt vier Kompressoren 3 a bis d und vier Kaltköpfe 2 a bis d. Alternativ können auch andere Anzahlen von Kompressoren und Kaltköpfen verwendet werden, insbesondere ungleiche Anzahlen von Kompressoren und Kaltköp- fen.

Die Fluidsammel-Leitung 9, 10 im Ausführungsbeispiel der Fig. 2 ist in zweiteiliger Form ausgeführt, mit einer Hochdruck- fluidsammel-Leitung 9 und einer Niederdruckfluidsammel-Lei- tung 10. Alternativ zu der Ausführung mit einer getrennten Hochdruckfluidsammel-Leitung 5 a bis d und einer Niederdruckfluidsammel-Leitung 6 a bis d kann auch nur eine Fluidsammel-Leitung 9, 10 vorgesehen sein, wobei das Fluid z.B. in flüssiger Form von den Kompressoren 3 a bis d zu den Kaltköp- fen 2 a bis d fließt und in gasförmiger Form das Fluid von den Kaltköpfen 2 a bis d zu den Kompressoren 3 a bis d wieder zurück strömt.

Ein Kompressor 3 a bis d ist jeweils über eine Hochdruckflu- id-Leitung 5 a bis d mit der Hochdruckfluidsammel-Leitung 9 fluidisch verbunden. Über die Hochdruckfluidsammel-Leitung 9 sind somit alle Kompressoren 3 a bis d miteinander fluidisch verbunden. Die Kaltköpfe 2 bis d sind jeweils über eine Hochdruckfluid-Leitung 5 a' bis d' mit der Hochdruckfluidsam- mel-Leitung 9 fluidisch verbunden. Über die Hochdruckfluid- sammel-Leitung 9 sind somit auch alle Kaltköpfe 2 a bis d miteinander fluidisch verbunden.

Das an den Kompressoren 3 a bis d jeweils komprimierte Fluid wird mit einem erhöhten Druck zu den Kaltköpfen 2 a bis d geleitet. Dies kann per Schwerkraft, mit Hilfe von in den Figu ^¬ ren der Einfachheit halber nicht dargestellter Pumpen oder per Druckunterschied erfolgen. Am technisch einfachsten erfolgt es, durch die vom Kompressor 3 a bis d erzeugten Druckunterschiede. Um ein Rückströmen von Kühlfluid von der

Hochdruckfluidsammel-Leitung 9 zu den Kompressoren 3 a bis d zu verhindern, kann ein Ventil 7a bis 7d, z.B. ein Überstrom- bzw. Rückstromventil oder ein elektrisch steuerbares Ventil, jeweils in den Hochdruckfluid-Leitungen 5 a bis d zu den Kompressoren 3 a bis d hin vorgesehen sein.

An den Kaltköpfen 2 a bis d jeweils gibt das Arbeitsfluid Kälteleistung ab, z.B. durch adiabatische Ausdehnung verbunden mit einer Abkühlung des Fluids. Mit der Kälteleistung wird der jeweilige Kaltkopf 2 a bis d gekühlt. Das Arbeits ^¬ fluid erwärmt sich dabei und dessen Druck wird verringert. Das expandierte Arbeitsfluid wird über eine Niederdruckfluid- Leitung 6 a bis d' wieder zum Kompressor 3 a bis d geleitet. Dies erfolgt über eine gemeinsame Niederdruckfluidsammel- Leitung 10. Die Kaltköpfe 2 a bis d sind jeweils fluidisch über eine Niederdruckfluid-Leitung 6 a' bis d' mit der Niederdruckfluidsammel-Leitung 10 verbunden. Die Kompressoren 3 a bis d sind ebenfalls jeweils fluidisch über eine Nieder ^¬ druckfluid-Leitung 6 a bis d mit der Niederdruckfluidsammel- Leitung 10 verbunden. Durch die gemeinsame Niederdruckfluid ^¬ sammel-Leitung 10 sind somit alle Kompressoren 3 a bis d miteinander und mit allen Kaltköpfen 2 a bis d fluidisch verbun- den, welche dadurch ebenfalls miteinander fluidisch verbunden sind . Um Rückströmungen von den Kompressoren 3 a bis d zu der Niederdruckfluidsammel-Leitung 10 zu verhindern, können in jeder Niederdruckfluid-Leitung 6 a' bis d' von den Kühlköpfen 2 a bis d zu der Niederdruckfluidsammel-Leitung 10 hin und/oder in jeder Niederdruckfluid-Leitung 6 a bis d von der Niederdruckfluidsammel-Leitung 10 zu den Kompressoren 3 a bis d hin Ventile 7 e bis h vorgesehen sein, z.B. Überströmventile bzw. Rückstromventile oder steuerbare Ventile. Es ist ausgehend von den Kompressoren 3 a bis d über die

Hochdruckfluid-Leitungen 4a bis d, die Hochdruckfluidsammel- Leitung 9, die Hochdruckfluid-Leitungen 4 a' bis d' zu den Kaltköpfen 2 a bis d hin und zurück von den Kaltköpfen 2 a bis d, über die Niederdruckfluid-Leitungen 5 a' bis d' und über die Niederdruckfluidsammel-Leitung 10 sowie die Niederdruckfluid-Leitungen 5 a bis d zu den Kompressoren 3 a bis d hin ein geschlossener Kühlkreislauf geschaffen.

An den Kompressoren 3 a bis d wird das Arbeitsfluid kompri- miert, wodurch es sich erwärmt und die Wärme an Kühlwasser oder in anderer Form an die Umgebung abgeben kann.

Die Kompressoren 3 a bis d und die Kaltköpfe 2 a bis d können jeweils über eine Steuerleitung 4 a bis d mit eigener Steue- rung, wie in Fig. 1 gezeigt, elektrisch miteinander verbunden sein oder über eine gemeinsame elektrische Steuerung 8, wie in Fig. 2 dargestellt. Die Steuerung 8 kann elektrisch nur mit den Kaltköpfen 2 a bis d verbunden sein und diese Steuern, wie in Fig. 2 dargestellt. Alternativ, nicht in den Fi- guren dargestellt, kann die Steuerung 8 über Steuerleitungen mit den Kompressoren 3 a bis d und den Kaltköpfen 2a bis d verbunden sein. Dies ermöglicht eine Steuerung der vom Kompressor 3 a bis d jeweils bereitgestellten Kälteleistung, z.B. in Form von komprimiertem Arbeitsfluid, und gleichzeitig der Kaltköpfe 2 a bis d, jeweils entsprechend der an den

Kaltköpfen benötigten Kälteleistung. Dazu kann z.B. an den Kaltköpfen 2 a bis d jeweils ein Temperatursensor vorgesehen sein, welcher am Kaltkopf 2 a bis d die Temperatur misst. Die Steuerung bzw. Regelung kann eine Steuer- bzw. Regeleinrichtung am Kaltkopf 2 a bis d und/oder am Kompressor 3 a bis d umfassen, welche der Einfachheit halber in den Figuren nicht dargestellt ist. Alternativ ist eine zentrale Steuerung 8 vorgesehen, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist.

In den Leitungen 5 a bis d' , 6 a bis d' , 9 und 10 können Puf ^¬ fervolumina vorgesehen sein, welche der Einfachheit halber in den Figuren nicht dargestellt sind. Die Puffervolumina können bei Druckschwankungen diese wegpuffern bzw. verringern, was zu einer verbesserten, d.h. kontinuierlicheren Kühlung führt. Die Sammel-Leitungen 9 und/oder 10 können auch als Puffervolumina ausgelegt sein bzw. deren Wirkung entfalten.

Durch die Verwendung eines gemeinsamen Kreislaufs zwischen allen Kompressoren 3 a bis d und allen Kaltköpfen 2 a bis d über die gemeinsamen Sammel-Leitungen 9 und 10, wie es in Fig. 2 erfindungsgemäß dargestellt ist, ist im Gegensatz zum Stand der Technik, siehe Fig. 1 mit jeweils getrennten Kreis ^¬ läufen, welche jeweils einen Kompressor 3 a bis d und einen Kaltkopf 2 a bis d fluidisch verbinden, eine höhere Zuverläs ^¬ sigkeit der Vorrichtung zur Kühlung einer supraleitenden Maschine erreicht. Die Kompressoren 3 a bis d der erfindungsge ^¬ mäßen Vorrichtung können auch leichter gewartet werden, da bei Abschalten oder Ausfall eines Kompressors 3 a bis d eine Erhöhung der Leistung der anderen Kompressoren 3 a bis d die Leistung des einen Kompressors 3 a bis d ersetzen kann. Das System wird auch flexibler, indem bei geänderten Anforderungen an die Kühlleistung zum Beispiel Kompressoren zu- oder abgeschaltet werden können, ohne die Vorrichtung außer Betrieb zu nehmen und die Maschine abschalten zu müssen.

Die zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiele und Varianten können einzeln und in Kombination verwendet werden. Sie können auch in Kombination mit dem Beschriebenen sowie mit allgemein bekannten Ausführungsbeispielen aus dem Stand der Technik verwendet werden. So sind z.B. unterschied ^¬ liche Anordnungen der Steuerung und der zu steuernden Kompo- nenten möglich. Kühlflüssigkeiten wie Helium oder Stickstoff können einzeln oder in Kombination verwendet werden. Auch ist eine Anordnung von zusätzlichen Ventilen, wie z.B. Rückstromventilen oder elektrisch geregelt oder gesteuerten Ventilen in der Sammel-Leitung und/oder den Leitungen zu den Kaltköpfen und/oder den Kompressoren hin möglich.