stirling puls Tube cryocooler superconductor

[axonf]

Hallo und einen schönen Abend, ich habe mir jetzt bei E bay ein Dewarbehälter für 6,50 Euro erstanden, mal sehen ob dieser auch noch ganz ist. Alternativ zu flüssigem Stickstoff für Supraleiter Experimente, habe ich mich etwas über die Pulsrohrkühler Technologie informiert. Der Aufbau sieht am Anfang sehr simpel und einfach aus, weil es am Kaltkopf keine bewegten Teile gibt, und das Arbeitsgas nur hin und her geschoben wird. Mit Helium als Arbeitsgas und bei einem Druck von 20 Bar wird man wohl sehr tief kommen. Übrigens bei E bay gibt's für 250 Euro auch eine " Luftpumpe " mit 400 Bar. Bei Rapp Instruments wird der Linearkompressor durch zwei Magnetventile ersetzt, die mit einem Kühlkompressor aus dem Kühlschrank angesteuert werden. Ich hätte noch einen alten massiven Kompressor Zylinder mit Schwungrad, vielleicht kann man diesen Umbauen und mit neuen Dichtungen versehen, damit dieser Ölfrei wird. Ich habe heute etwas in der Werkstatt aufgeräumt, und poste morgen noch Fotos vom REM. Noch einen schönen Abend und eine gute Nacht wünscht axonf.

[Amper]

Schon interessant, wie sich Projekte überschneiden

Ich habe seit etwa einem jahr einen heliumverdichter und ein paar gm kaltköpfe, leider alles etwas klein, kälteleistung <10W. Jetzt habe ich die letzten Tage mit iplaywithlasers seinen großen kaltkopf in betrieb genommen, den er repariert hat und musste feststellen, dass die mit pneumatischem verdrängerantrieb EXTREM einfach selber zu bauen sind. (voraussetzung metall werkstatt mit drehmaschine natürlich...) Da ich ja einen funktionsfähigen Verdichter habe werde ich mir da wohl demnächst einen kaltkopf in einer Größe bauen, die den Verdichter optimal auslastet. Dabei habe ich auch darüber nahgedacht einen pulsröhrenkühler zu bauen aber die Entscheidung würde ich ganz alleine daran festmachen welche option den besseren wirkungsgrad hat. Wenn man verflüssigen will wirds sonst schnell teuer. Mein aktuelles setup verbraucht 2kW elektrisch und produziert im besten fall 100ml/h, das ist deutlich teurer als gekauftes flüssiggas selbst, wenn man den verschleiß und die anschaffungskosten komplett ignoriert.

Dein Hauptproblem wird der verdichter sein, das Öl komplett raus zu bekommen ist alles andere als einfach und die Wärmeentwicklung ist bei helium deutlich größer als bei kältemittel so, dass ein normaler kühlschrankkompressor hoffnungslos überhitzt. Alex hatte ja schon mit seinem wirklich massiven aufbau wärmeprobleme.

[Wladimir]

Ich habe mir auch mal überlegt ein Pulröhrenkühler zu bauen, eine Drehbank hätte ich aber ich glaube nicht das man beim ersten versuch direkt was brauchbares baut. Das sieht zwar ganz simpel aus, aber da es keine Baupläne dafür gibt, müsste man sich selber was überlegen. Alleine schon die Kaltseite zu Isolieren wird sau schwer und 20Bar zu halten ist auch nicht so einfach, vor allem bei Helium.

[Amper]

Nein, es ist wirklich nicht schwierig und der aufbau ist wirklich einfach. Dieses mährchen, dass helium ach so schwierig zu halten ist hat sich bei mir auch nirgends gezeigt. Habe ein manometer mit zwei aeroquip verbindern, zwei großen o-ringen und einem mit epoxy gedichteten gewinde, das ding hat keine 10mm³ volumen und hat die 16 bar mit denen ich es gefüllt habe ein halbes jahr gehalten, bzw ist in der Zeit gerade mal 1-2 bar gefallen. Der Verdichter enthält etwa 20l helium bei dem druck und ist komplett gelötet wie normale kältetechnik, das dauert jahrzehnte, bis das durch die 1-2 o-ringe raus ist. Die kaltköpfe selbst haben ein paar wirklich große o-ringe drin und auch da ist kein Verlust bemerkbar.

Was den Druck angeht, da darf man sich nicht immer so einpinkeln... Einfach mal etwas nachrechnen, wenn man metall bearbeiten kann sind 20 bar kindergarten. Nur mal als Beispiel: Ein rohr mit 30mm innendurchmesser aus billigstem baustahl braucht für 20 bar gerade mal 0,13mm Wandstärke. Noch ein Sicherheitsfaktor drauf und das ist kein Problem. Man muss natürlich hartlöten können aber mit silberlot geht das auch schon ohne sauerstoff mit baumarkt material. Alees andere ist derart massiv, dass der Druck eh kein Problem ist.

[Wladimir]

Ja gut, Baustahl bekommst du eh nicht sauber gedreht, von dem her würde ich was gescheites nehmen.
Hast du Bilder von der Röhre und vielleicht paar Maße?

[Amper]

Das mit dem baustahl war nur ein beispiel um zu verdeutlichen, dass man für solchen druck wirklich nichts abgefahrenes braucht.

Das ist der Kopf mit dem wir unser wochenende verbracht haben:

https://gigabecquerel.wordpress.com/201 ... ryocooler/

[axonf]

Hallo und einen schönen Abend, habe mir gerade überlegt welches Material man für einen solchen Pulsrohrkühler gebrauchen kann. Ich habe mal schnell eine Skizze gemacht und überlegt welche Dimensionen die einzelnen Komponenten haben sollten. Ich denke sehr wichtig ist das Verhältnis vom Verdrängervolumen zum Volumen des Regenerators und des Pulsrohres. Auch die Füllung des Regenerators scheint mir sehr wichtig zu sein, ich würde es zuerst einmal mit Edelstahl Topfreinigern versuchen, und später dann mit Edelstahl oder Kupfer Gaze. Eine Frage noch, die Verbindung zwischen Regenerator und Wärmetauscher Kaltseite muss diese einen bestimmten Querschnitt haben. Ich nehme erst mal den Kompressor Zylinder auseinander um zu sehen welches Volumen er hat und welche Dichtungen dort eingesetzt sind. Es gibt bestimmt Dichtungen die trocken laufen, ähnlich wie in Ölfreien Hochdruckkompressoren. Der Aufbau soll einmal nur eine Idee sein um die Funktion des Pulsrohrkühlers kennenzulernen, ich erwarte sicherlich nicht, gleich auf Anhieb auf 90 Kelvin zu kommen. Noch einen schönen Sonntagabend wünscht axonf.

[IPlayWithLasers]

https://core.ac.uk/download/pdf/81824226.pdf
Das paper hier hat mir viel geholfen beim dimensionieren der stufe.

[axonf]

Hallo und einen schönen Sonntag Abend, ich habe einen kleinen Versuchsaufbau als Linearverdichter ausgeführt, das Foto dazu poste ich später. Die beiden Festo Zylinder haben leider einen zu großen Hub, und dadurch muss immer ein sehr großes Volumen komprimiert werden, was zur Lasten der Geschwindigkeit geht. Bei einem Anfangsdruck von 8 Bar kann man sicherlich auch eine Druckamplitude von 8 Bar erreichen. Ein Hub von 80 mm scheint mir ideal zu sein, so daß der Antriebszylinder im Unteren Bereich und der Arbeitszylinder im oberen Bereich betrieben werden sollte. Bei dieser Stirlingtype Variante mit dem Verdrängerkolben als Festo Zylinder kann man auf einfacher Weise den Kolben Austauschen, und Ihn durch einen aus Teflon mit Aluminiumkörper mit Teflon O Ring ersetzen. So hat man beim Betrieb mit Helium weniger Probleme mit Leckagen und mit Öl Resten. Falls mann ein großesl Festo 5 /2 Wege Ventil sei eigen nennt, wäre die Griffordtype Anordnung die einfachere Lösung, allerdings braucht es hier einen Ölfreien Verdichter. Jetzt noch kurz zum Pulsrohrkühler selbst, abgesehen von Volumen Regenerator und Pulsrohr ist es entscheident das man den Wärmetauscher Kaltseite und Warmseite sehr klein mit einer sehr großen Oberfläche, geringen Widerstand und möglichst mit wenig Totvolumen bauen kann. Ich hätte hier zwei Möglichkeiten, entweder ein Filterelement aus Sinterbronze oder ein 20 mm langes Paket aus Kupfer Gaze das ich in das Rohr Kaltseite löten würde. Über weitere Tipps zum Aufbau des Pulsrohrkühlers würde ich mich freuen, noch einen schönen Abend wünscht euch allen der axonf.

[axonf]

Foto vom Linearverdichter

[Alexander470815]

Da bin ich mal gespannt.
Hier berichte ich über den bau von dem neuen Helium Kompressor(jetzt Version 3): https://www.fingers-welt.de/phpBB/viewt ... 25#p285066

[axonf]

Hallo und einen guten Abend, hallo Alexander der Aufbau soll nur ein Versuch zum Thema Pulsrohrkühler sein, um zu erfahren mit welchen Drücken und Volumen hier gearbeitet wird. Ich habe auch noch eine Verdichtereinheit die wahrscheinlich aus einer Kälteanlage stammt, diese wäre sicherlich in Verbindung mit einer drehbaren Steuereinheit besser für dieses Projekt geeignet. Zuerst möchte ich ein Grundmodell des Pulsrohrkühlers bauen, wie in der obigen Skizze beschrieben, die Teile alle aus Kupfer weichgelöst mit Sn Ag 5. Wie sollte ich die beiden Wärmetauscher Kalt und Warmseite Dimensionieren. Ich poste einmal ein Foto von der Kupfer Gaze, Sinterbronze und vom Verdichterkopf, ich könnte auch einen dreimal größerem Verdichter besorgen, weiss aber nicht ob dieser noch gangbar ist. Ich wünsche noch eine gute Nacht axonf.

[axonf]

Foto Verdichter, Sinterbronze, Kupfer Gaze, Kupferklotz Kaltseite

[axonf]

Hallo und einen schönen Abend, ich habe eine wirklich informative PDF zum Thema Hochleistungspulsrohrkühler als Dissertation bei der Uni Giessen gefunden. Unter geb.uni-giessen.de kann man diese unter der Suche nach Hochleistungspulsrohrkühler finden. Bei Seite 106 kann man einen Pulsrohrkühler mit Linearverdichter sehen, ich bin erst einmal froh wenn mein Versuchsaufbau nur ein wenig Kälteleistung erzielen kann. Vielleicht hätte ich mich besser bei Bruker bewerben wollen, da wäre ich direkt am der Quelle dieser Technologie. Noch einen schönen Abend wünscht euch axonf.

[axonf]

Hallo und einen guten Abend, hallo T. .Die ersten Versuche mit dem Pulsrohrkühler waren doch sehr enttäuschend, aber da gibt es noch vieles zu Verbessern. Die Vorgänge im Pulsrohr sind doch nicht so leicht zu verstehen, siehe Enthalpiefluss Analyse. Meine Aufbau des Pulsrohrkühlers ist um eine Größenordnung zu groß ausgefallen und die Bauteile sind zu Massiv, bei der geringen Kühlleistung des PRK ,geht wohl ein Großteil der Kühlleistung an die Umgebungswärme verloren. Besonders das Pulsrohr sollte eine Wandstärke unter 0,5 Millimeter haben um die Verluste durch axiale Wärmeleitung möglich klein zu halten, außerdem sollte das Material einen möglichst kleinen Wärmeleitkoeffizienten haben, Titan wäre wohl die beste Wahl. Auch ein unerwünschter DC Fluss könnte die Ursache der mangelhaften Kühlleistung sein. Auch die Optimierung der Phasenverschiebung von Druck und Massefluss unter 90 Grad könnte die Kühlleistung verbessern. Ich werde wohl noch einige Versuche mit unterschiedlichen Regenerator Materialien unternehmen, und die beiden Wärmetauscher als Kupferzylinder mit Schlitzen ausführen. Noch kurz zum Aufbau der Versuchsanordnung, ein Ne 555 treibt mit veränderlicher Frequenz und Todzeit ein Solit State Relay an, das ein Pneumatikventil steuert. Ein weiteres Ventil sorgt dafür das der Arbeitszylinder in einem Luftpolster schwingt, wollte einmal einen kleinen Lufthammer bauen. Poste anschließend noch ein Foto und wünsche euch noch einen guten Abend