Kryostate

Die Beobachtung von physikalischen, chemischen oder biologischen Vorgänge bei tiefen Temperaturen oder die Erfassung von Messwerten und Bestimmung von Stoffeigenschaften benötigen Laborkryostate mit besonderen Eigenschaften. Temperaturstabilität, Vibrationsarmut und perfekte thermische Isolation bei kompakten Abmessungen. Zur Kühlung kommen sowohl flüssige Gase (Stickstoff, Helium) als auch Kryokühler oder Peltier-Elemente in Frage. Laborkryostate können in verschiedenen Materialien, wie Edelstahl, Aluminium oder Glas- oder Kohlefaserverstärkte Kunststoffe ausgeführt werden und mit einem dauerhaften oder gepumpten Isolationsvakuum oder Isolationsschäumen oder -füllungen thermisch isoliert werden. Für das Institut für Technische Physik (ITEP) am KIT wurde ein großer "Eintauchkryostat" mit Sichtfenster zur Beobachtung des Quenchverhaltens supraleitender Bänder in einen Stickstoffbad entwickelt und gefertigt. siehe Bild Optischer Kryostat Für die Untersuchung des Quenchverhaltens von Supraleitenden YBCO-Bändern wurde ein Versuchsaufbau gewählt, in dem mittels Hochgeschwindigkeitskamera die Blasenbildung an einem supraleitenden Band beim Übergang vom supraleitenden in den normal-leitenden Zustand (Quench) beobachtet werden kann. Das Supraleiterband befindet sich in einem Bad aus flüssigem Stickstoff und wird von einem einstellbaren Strom durchflossen. Die Kamera wurde in einem doppelwandigen Rohr mit doppeltem vakuumisolierten Sichtfenster platziert. Bild: Dissertation Sebastian Hellmann am KIT (ITEP): Quench eins YBCO-Bandes bei 77K, © Dr. S. Hellman, KIT Ringspinnkryostat Ziel dieses Forschungsvorhabens ist die Untersuchung eines neuartigen Ringdrallelementsystems auf Basis eines supraleitenden Magnetlagers (SMB) für Textilmaschinen durch theoretische Modellierung, Simulation und messtechnische Untersuchung dieser neuartigen Kombination von Textil- und Supraleitertechnologie unter dynamischem Fadenlauf.In der ersten Projektphase wurden die theoretischen und experimentellen Grundlagen für die Einführung eines SMB-Drallelementsystems in der Ringspinnmaschine erarbeitet, die einen störungsfreien Spinnprozess bis 25.000 U/min ermöglichen. Die Wechselwirkungen von Prozess-, Technologie- und supraleitenden Parametern wurden bewertet und Gesetzmäßigkeiten für das SMB-Drallelementsystem abgeleitet. In der zweiten Förderphase wird das SMB-Zwirnelement hinsichtlich der Garndynamik, des nichtlinearen Faserdehnungsverhaltens und des Schwingungsverhaltens des SML und des Garns bei höheren Spindeldrehzahlen bis 50.000 U/min untersucht. Mit dem Abschluss dieses Projektes ist als zentrales Ziel die wissenschaftliche Grundlage für den Einsatz von supraleitenden Magnetlagern in schnelllaufenden Textil- und Verarbeitungsmaschinen vorhanden. Dr. Ruben Hühne, IFW Dresden und Prof. Chokri Cherif, TU Dresden