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Verwendung von Einlagen aus gut waermeleitenden Fasermaterialien im Regenerator von Pulsrohrkuehlern zur Vermeidung von Zirkularstroemungen des Arbeitsgases

IP.com Disclosure Number: IPCOM000127901D
Original Publication Date: 2005-Oct-10
Included in the Prior Art Database: 2005-Oct-10
Document File: 2 page(s) / 179K

Publishing Venue

Siemens

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Abstract

Bei Pulsrohrkuehlern mit hoher Leistung auf der Basis eines Linearkompressorantriebs tritt das Problem auf, dass die zur Leistungserhoehung erforderliche geometrische Hochskalierung des Regenerators, der ueblicherweise aus einem Stapel aus Edelstahlsieben, bei Arbeitstemperaturen unterhalb von ca. 50 K haeufig auch aus Elementen aus Blei (z.B. in Kugelform)oder aus Seltenen Erden besteht, nicht ausreicht. Dies ist offenbar auf eine ungleichmaessige Durchstroemung des Regenerators zurueckzufuehren. Die sich in der Folge ergebende stabile Zirkularstroemung des Arbeitsgases transportiert Waerme vom warmen zum kalten Ende des Kaltkopfes und reduziert dadurch die erreichbare Kaelteleistung betraechtlich. Bislang wird durch den Einsatz von zusaetzlichen Kupfersieben im Regeneratorstapel die radiale Waermeleitfaehigkeit des Regenerators erhoeht, wodurch die bis dahin auftretende Zirkularstroemung wirksam unterdrueckt wird. Die Folge davon ist eine deutliche Erniedrigung der Endtemperatur des Kaltkopfes, was zu einer entsprechenden Erhoehung der Kaelteleistung fuehrt. Fuer eine weitere Erhoehung der Kaelteleistung sind jedoch Drahtdurchmesser oder Maschenweite derartiger Siebe in der Groessenordnung von 0,05 mm oder darunter notwendig.

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Verwendung von Einlagen aus gut waermeleitenden Fasermaterialien im Regenerator von Pulsrohrkuehlern zur Vermeidung von Zirkularstroemungen des Arbeitsgases

Idee: Dr. Peter van Hasselt, DE-Erlangen

Bei Pulsrohrkuehlern mit hoher Leistung auf der Basis eines Linearkompressorantriebs tritt das Problem auf, dass die zur Leistungserhoehung erforderliche geometrische Hochskalierung des Regenerators, der ueblicherweise aus einem Stapel aus Edelstahlsieben, bei Arbeitstemperaturen unterhalb von ca. 50 K haeufig auch aus Elementen aus Blei (z.B. in Kugelform)oder aus Seltenen Erden besteht, nicht ausreicht. Dies ist offenbar auf eine ungleichmaessige Durchstroemung des Regenerators zurueckzufuehren. Die sich in der Folge ergebende stabile Zirkularstroemung des Arbeitsgases transportiert Waerme vom warmen zum kalten Ende des Kaltkopfes und reduziert dadurch die erreichbare Kaelteleistung betraechtlich.

Bislang wird durch den Einsatz von zusaetzlichen Kupfersieben im Regeneratorstapel die radiale Waermeleitfaehigkeit des Regenerators erhoeht, wodurch die bis dahin auftretende Zirkularstroemung wirksam unterdrueckt wird. Die Folge davon ist eine deutliche Erniedrigung der Endtemperatur des Kaltkopfes, was zu einer entsprechenden Erhoehung der Kaelteleistung fuehrt. Fuer eine weitere Erhoehung der Kaelteleistung sind jedoch Drahtdurchmesser oder Maschenweite derartiger Siebe in der Groessenordnung von 0,05 mm oder darunter notwendig.

Alternativ zu Kupfersieben wird nun vorgeschlagen, zur Erhoehung der radialen Waermeleitfaehigkeit hoch waermeleitende Fasermaterialien einzusetzen. Derartige Fasern wie z.B. Ko...