Celeroton’s ölfreier kryogener Zirkulator entkoppelt die Kälteerzeugung vom Kundensystem – für unabhängige Wartung, einen kontaminationsfreien Betrieb sowie inhärent niedrige mechanische Vibrationen.
Celeroton stellt ein Konzept für eine aktiv angetriebene kryogene Gaszirkulation vor. Die Gaszirkulation überträgt die Kälte von einer mechanisch getrennten Quelle – etwa eines Pulsrohr-, Stirling-, Gifford-McMahon (GM)- oder Reverse Turbo-Brayton-Kryokühler – an das Kundensystem. Das Ergebnis ist eine vollständig entkoppelte kryogene Kühlarchitektur.
Die Kühlung erfolgt über einen geschlossenen Kreislauf statt über eine direkte Anbindung an den Kühlkopf, was eine räumliche Trennung zwischen Kälteerzeugung und Anwendung ermöglicht. Angetrieben wird dieser Kreislauf durch einen ölfreien kryogenen Hochgeschwindigkeits-Zirkulator auf Basis von Celeroton’s dynamischer Gaslagertechnologie.
Da keine Schmiermittel zum Einsatz kommen und der Zirkulator im Betrieb kontaktfrei arbeitet, entfallen Verschleiss- und Kontaminationsrisiken, was einer langen Lebensdauer zugutekommt. Das Prinzip des Gaslagers ermöglicht einen inhärent vibrationsfreien Betrieb, der für die elektromagnetische und mechanische Integrität des Kundensystems und der angrenzenden Strukturen entscheidend ist. Damit eignet sich der Zirkulator hervorragend für Anwendungen wie die kryogene Kühlung optischer Instrumente, hochtemperatursupraleitenden Spulen und Stromschienen.
Der kryogene Zirkulator besteht aus einem Laufrad, das auf einer Welle mit Radial- und Axiallagern montiert ist. Über dynamische Prinzipien erhöht das Laufrad den Druck und treibt so den Kryokreislauf an. Im Betrieb schwebt der Rotor auf einem Gaskissen, das durch seine Rotation und Oberflächenstruktur erzeugt wird. Umgeben von Kryogas, das als Lagerschmiermittel dient, ist die Konstruktion inhärent öl- und kontaminationsfrei. Statische Dichtungen trennen den Gasbereich des Zirkulators ab und gewährleisten einen verschleiss- und wartungsfreien Betrieb. Ein im Rotor eingebetteter Permanentmagnet bildet zusammen mit dem externen Stator den Motor. Die Kombination aus kontinuierlichem Gasstrom und berührungslosen Gaslagern macht den vibrationsfreien Betrieb möglich.
Aus Betriebs- und Wartungssicht stellt eine auf Zirkulatoren basierende Kühlarchitektur einen bedeutenden Fortschritt hinsichtlich der Wartungsfreundlichkeit des Systems dar. Sowohl der Zirkulator als auch die primäre Kühleinheit sind zugänglich und können unabhängig vom Kundensystem ausgetauscht werden. Eine gute Grundlage für vorausschauende und zustandsorientierte Wartungsstrategien. Wichtige Betriebsparameter wie Druckverhältnis, Massenstrom, Drehzahl, Wirkungsgrad und Schwingungsmuster lassen sich kontinuierlich überwachen und liefern direkte Anhaltspunkte für den Systemzustand.
Durch die Entkopplung der Kälteversorgung von der Kälteerzeugung reduziert der Zirkulator von Celeroton Ausfallzeiten, minimiert Wartungseingriffe und erhöht die Gesamtverfügbarkeit des Systems – allesamt entscheidend zur Betriebskostensenkung. Darüber hinaus ermöglicht die Architektur mit einem kryogenen Zirkulator eine mikrovibrationsfreie Kälteversorgung zum Kundensystem, die den Verschleiss weiter reduziert und die Zuverlässigkeit dauerhaft erhöht.
