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Kryostatbau

Grundlagen und Arbeitstechniken, Materialien, Komponenten, Mess- und Regeltechnik, Konstruktionsbeispiele

Kryostatbau
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Kryostatbau

Die Kryotechnik ist ein sehr seltenes Angebot in den Lehrplänen der Universitäten und Fachhochschulen, so dass sich der Ingenieur, Techniker oder Konstrukteur meist selbständig in dieses Fachgebiet einarbeiten muss. Hierbei ergeben sich aufgrund der relativ geringen Verbreitung kryotechnischen Fachwissens zahlreiche Probleme, wie die Beschaffung geeigneter Literatur, Stoffdaten für Fluide und Materialien sowie des Bezuges geeigneter Standardkomponenten. Darüber hinaus fehlt meist grundlegendes Wissen über wesentliche Punkte, die im Kryostatbau berücksichtigt werden sollten.
Das Seminar befasst sich daher zunächst mit der Vermittlung grundlegenden Wissens und geht dann konkret auf Komponenten des Kryostatbaues ein, welches auch die Mess-, Regelungs- und Steuerungstechnik umfasst. Zu berücksichtigende Normen gehören ebenfalls zu den behandelten Themen wie auch konkrete Konstruktionsbeispiele und Auslegungsrechnungen.

Zum Thema

Als Kryostat (griech. kryos = kalt) wird ein Gerät bezeichnet, in welchem sehr tiefe Temperaturen erreicht werden können. Als Kühlmittel dienen oft flüssiger Stickstoff (77 Kelvin) und flüssiges Helium (4.2 Kelvin), aber auch Neon (27 Kelvin) und Wasserstoff (20 Kelvin) spielen eine zunehmend wichtigere Rolle; durch Abpumpen des Dampfes dieser Kryogene können noch tiefere Temperaturen erreicht werden. Ein Kryostat ist meist in Schalen aufgebaut, wobei von außen nach innen und von oben nach unten die Temperatur abnimmt. Aufgrund der geringen Leistungsziffer bei der Erzeugung tiefer Temperaturen kommt dem thermischen Isolationsaufbau, den Schnittstellen (z. B. Ventile, Anschlüsse etc.) bzw. den Verbindungen zwischen Umgebungs- und Tieftemperatur hinsichtlich Konstruktion und Materialauswahl eine besondere Bedeutung zu. Ebenso müssen die Anwendungen den geltenden Sicherheitsvorschriften sowie die Mess- und Regeltechnik auf die Besonderheiten im Tieftemperaturbereich abgestimmt werden. 

Programm
 
Tag 1, 08:30 - 17:15 Uhr
 
08:30 Begrüßung und Einführung
Dr.-Ing. Holger Neumann
 
08:50 Thermodynamische Grundlagen
(Kryostataufbau, Kühlarten, Kryoversorgung, thermische Isolation)
Dr.-Ing. Holger Neumann
 
12:00 Gemeinsames Mittagessen
 
13:30 Werkstoffe in der Kryotechnik
(Materialeigenschaf, Messverfahren und Ergebnisse, Beispiele zur Umsetzung)
Dr. Klaus-Peter Weiss

17:15 Ende des 1. Tages
 
 
Tag 2, 08:00 - 17:15 Uhr
 
08:00 Mess- und Regeltechnik
(Regelventile, Sicherheitskonzepte, Temperatur-, Druck und Wegmessung, Durchflussmessung, Füllstandsmessung)
Dr.-Ing. Holger Neumann
 
12:00 Gemeinsames Mittagessen
 
13:30 Konstruktionsbeispiele
(Normen, Konstruktionselemente, Vorgehensweise bei der Kryostatkonstruktion, Ausführungsbeispiele)
Dr. Ralph Lietzow
 
17:15 Ende des 2. Tages
 
Tag 3, 08:00 - 16:00 Uhr
 
08:00 Uhr  Vakuumtechnik und Gefahren im Umgang mit Kryogenen
Druckbereich, Vakuumerzeugung, Lecksuchtechniken, Gefahren im Umgang mit Kryogenen, Unfallursachen
Dr.-Ing. Holger Neumann 
 
12:00 Uhr Gemeinsames Mittagessen 
 
13:30 Uhr  Sonderveranstaltung:
Bustransfer zum KIT (Campus Nord) Karlsruhe
Nach spezieller Anmeldung über HDT (begrenzte Teilnehmerzahl)
Personalausweis erforderlich 
 
14:00 Uhr  Besichtigung der kryotechnischen Einrichtungen des Instituts für Technische Physik auf dem Gelände des KIT (Campus Nord) Karlsruhe 
 
16:00 Uhr  Bustransfer zum Bahnhof und zum Hotel / Ende der Veranstaltung 

 

Zielsetzung

Ziel des Seminars ist ein intensiver Erfahrungs- und Wissenstransfer, der durch grundlegende Vorträge Kenntnisse über die Besonderheiten im Kryostatbau vermitteln soll. Hierbei sollen vor allem die wesentlichen Prinzipien und deren Grundlagen behandelt werden. Darüber hinaus sollen zahlreiche Ausführungsbeispiele die Umsetzung erleichtern. 

Teilnehmerkreis

Ingenieure, Naturwissenschaftler, Techniker und Konstrukteure aus Forschung, Entwicklung und Produktion, welche die Grundlagen und den Entwicklungsstand auf diesem Fachgebiet kennen lernen und für Eigenkonstruktionen oder Spezifikationen anwenden wollen. 

Weiterführende Links zu "Kryostatbau"

Referenten

Dr. Ralph Lietzow

KIT (Karlsruher Institut für Technologie), Karlsruhe

Dr.-Ing. Holger Neumann

KIT (Karlsruher Institut für Technologie), Karlsruhe

Dr. Klaus-Peter Weiss

KIT (Karlsruher Institut für Technologie), Karlsruhe

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