Im Rahmen des Forschungsvorhaben „Mobil einsetzbarer einstufiger Pulse-Tube-Kühler mit Hermetik-Verdichterantrieb“ (Förderkennzeichen MF 130012) wurde ein kompakter, robuster und wartungsarmer Kryokühler entwickelt.
Mögliche Einsatzgebiete für diesen Kühler sind z. B.:
- die Kühlung von mobilen Hochdrucktanks zur Speicherung von Treibstoffen in tiefkaltem flüssigem oder auch superkritischem Zustand (z. B. H2 – kryogen unter hohem Druck)
- mobile Kühlanwendungen < –40°C in der Medizintechnik, Transport von organischem Material oder Proben
Das System verfügt über einen einfachen und preisgünstigen Aufbau mit folgenden Vorteilen:
- Mobil einsetzbar, Versorgungsspannung 12 V oder 24 V, luftgekühlt
- Bereitstellen kryogener Temperaturen im Bereich von 60…120 K
- Wartungsarm und langlebig, keine beweglichen Teile im Kaltteil
- Programmierbare Temperaturkurven durch Mikrocontroller-basierte Steuerung
- Geringe Leistungsaufnahme, im Bereich 500 W
- Geringer Platzbedarf, Anordnung kann angepasst werden
- Niedrigere Kosten durch weitgehende Verwendung von kommerziellen Komponenten
Abbildung 1 zeigt den experimentellen Versuchsaufbau des Kühlers in speziell angepasster Orifice-Double-Inlet Konfiguration. Mit dem Einsatz einer speziellen Ventilsteuerung konnten 2 W Kälteleistung bei 77 K und 5 W bei 90 K erreicht werden. Die tiefste erreichte Temperatur mit die-sem einstufigen Aufbau lag bei 68 K. Geplant sind weitere Untersuchungen mit einem speziell angepassten Verdichter, wobei noch tiefere Temperaturen von bis zu 40 K angestrebt werden. In einem 100 h dauernden Versuch wurde die Temperaturstabilität des Systems validiert, siehe Ab-bildung 2.
Wir suchen Industriepartner für Adaptionen für spezielle Anwendungszwecke oder mögliche Weiterentwicklungen. Denkbar sind zum Beispiel ein kompaktes Kfz-taugliches System in einem funktionalem Gehäuse mit den benötigten Schnittstellen oder eine Weiterentwicklung des derzeitigen Kühlers zu höherer Kälteleistung, tieferen Temperaturen und höherer Effizienz.