HESR-Ausheizteststand
Zur Überprüfung, ob das entwickelte Ausheizsystem die erforderliche Temperatur von 180° C an jeder Stelle erreicht und ob gleichzeitig die maximal zulässige Temperatur für die Magnetspulen von ca. 80°C nicht überschritten wird, sollte ein Ausheizteststand mit einer speziellen Steuerung entwickelt und gefertigt werden.
Technische Herausforderungen
Im Vorfeld wurden Simulationsrechnungen durchgeführt, um die zu erwartenden Temperaturen und mögliche kritische Stellen abzuschätzen. Der geplante Ausheizteststand sollte möglichst genau die späteren Einsatzbedingungen abbilden und zusätzlich die Erfassung möglichst vieler relevanter Messdaten ermöglichen.
Der realisierte Ausheizteststand besteht aus einer NEG-beschichteten Dipolkammer mit Original-abmessungen, einem Eisenkörper zur Simulation des Magneteisens, Heizmanschetten (22 Stück), Vakuumpumpen (Turbo, IZ, NEG), Drucksensoren (7 Stück), UHV-Eckventil und Temperatursensoren (41 Stück) zur Steuerung und genauen Erfassung der Bauteiltemperaturen.
Eine spezielle Steuerung zur Realisierung unterschiedlicher Temperaturniveaus und Überwachung der Temperaturdifferenzen zwischen den einzelnen Bauteilen sowie zur Speicherung und Visualisierung der Messwerte wurde entwickelt und realisiert.
Es wurden umfangreiche Untersuchungsprogramme zur Messung der Temperaturverteilung in den einzelnen Bauteilen für verschiedene Ausheiztemperaturen (230°C-300°C) und verschiedene Bauformen der Heizmanschetten von unterschiedlichen Herstellern durchgeführt.
Die vorab durch Simulationsrechnungen ermittelten Temperaturen für das Magneteisen wurden bestätigt und liegen für den im Test verkleinerten Eisenkörper mit 52°C deutlich unterhalb der maximal zulässigen Temperatur. Für den realen Dipolmagneten werden aufgrund der besseren Wärmeleitung und der größeren Masse Temperaturen von nur ca. 27°C erwartet.
Auf der Grundlage der Ergebnisse wurden die Form und Leistung der Heizmanschetten so optimiert, dass trotz der schwierigen Platzverhältnisse die Temperaturen für die Aktivierung des NEG-Materials überall erreicht werden.