Brevet FR2453998A1 — publié le 19801107

L'invention a pour objet une pompe à hélium liquide avec une commande électromagnétique supraconductrice, qui présente une bobine excitatrice supraconductrice fixe reliée au corps dé pompe et un élément de construction supraconducteur mobile à travers le champ de la bobine excitatrice et relié à demeure au piston de la pompe. Les pompes de ce type sont nécessaires pour la circulation de l'hélium liquide ou à l'état supercritique dans un circuit fermé ou d'une façon générale pour le transport de l'hélium liquide. En particulier dans le domaine de la technologie de la fusion, la construction et le service d'aimants de fusion sans fer se révèlent indispensables. Les bobines d'électroaimant sont souvent construites en conducteurs creux supraconducteurs dont la longueur peut atteindre jusqu'à 1000 m et elles doivent être refroidies à l'hélium à phase unique. Le transport de i'hélium a lieu sous une pression supérieure à 2,4 bars et à une température d'environ 4,2 OK. La différence de pression entre l'entrée et la sortie est de l'ordre de grandeur de 1 à 4 bars.Dans des cas d'emploi particulier, par exemple dans le cas des dispositifs pour l'examen des conducteurs creux supraconducteurs en fonction des paramètres d'un courant d'hélium, comme la pression et le débit, un débit constant et une pression différentielle constante sont, de plus, nécessaires pendant le cycle de la pompe. Cette exigence n' est pas remplie par les pompes à piston connues entraRnées par l'intermédiaire d'un excentrique. Les aimants de fusion produisent des champs magnétiques dont la densité de flux magnétique se situe à quelques teslas. On connaît une pompe à piston pour le transport de l'hélium liquide (CRYOGENICS, février 1978, pages 112 à 114) dont la commande est disposée à l'extérieur du cryostat et rend pour cette raison nécessaire le passage de la tige de piston à travers la paroi du cryostat. Cette réalisation exige une construction étanche au vide et à l'hélium et entrante une dépense importante. Ces difficultés sont évitées par une autre pompe à hélium liquide (Advances in Cryogenic Engineering, vol. 11 1965, pages 530 à 535), dans laquelle un piston de pompe en une matière ferromagnétique avec soufflet est disposé dans le corps de pompe et une bobine d'électro-aimant à l'extérieur du corps de pompe pour la commande du piston.La nécessité d'un corps de pompe consistant en une matière non magnétique d'un c8té agrandit l'entrefer entre la bobine d'électro-aimant et le piston et d'un autre caté peut ne pas exclure des effets indésirables de champs étrangers. Un autre inconvénient de ce dispositif connu se trouve dans son faible débitr qui est d'environ 6,4 cm3/s. On connaît aussi une pompe à hélium liquide (Adv. Cryogenic Engineering, vol. 11, 1965, pages 607 à 611) dans laquelle la bobine de commande supraconductrice est constituée par un bobinage plat qui est disposé du côté frontal d'un piston supraconducteur avec soufflet dans le corps de pompe. Le piston est ma par la bobine de commande par attraction et répulsion. Cependant, les forces qui s'exercent sur le piston pendant une course sont soumises à de fortes modifications, car avec la distance croissante entre le piston et la bobine de commande la force exercée sur le piston diminue fortement. De plus, la marche de cette pompe peut être considérablement perturbée par des champs magnétiques étrangers intenses. Le débit est ici de 7 cm3/s seulement. On connaît, par ailleurs, un système de commande pour un haut-parleur électromagnétique ("Handbuch für Hochfrequenzund Elektrotechniker", vol. 1, 3sème édition, 1952, pages 438, 439, Verlag für Radio- Foto- Kinotechnik Berlin), qui consiste en un électro-aimant cuirassé avec un noyau central, qui comporte une bobine excitatrice et dont l'extrémité libre forme avec une pièce polaire en forme de disque une fente annulaire, dans laquelle oscille la bobine mobile pour le mouvement de la membrane du haut-parleur, quand celle-ci est excitée avec une tension d'audio-fréquence. L'invention a pour but de créer une pompe à hélium liquide dont le dispositif de commande supraconducteur soit exempt des éléments de construction traversant le corps de pompe, qui puisse travailler sans perturbations même dans de forts champs magnétiques étrangers d'une densité de quelques teslas et qui présente à un débit convenable une pression différentielle constante entre l'entrée et la sortie de la pompe et, par conséquent, une quantité débitée constante. L'invention concerne à cet effet une pompe du type ci-dessus caractérisée en ce que a) la commande électromagnétique supraconductrice consiste dans l'essentiel en un électro-aimant à entrefer annulaire disposé dans le corps de pompe et fermé de tous les côtés par un écran magnétique supraconducteur, b) l'electro aimant à entrefer annulaire possède un noyau ferromagnétique qui est relié sur un côté frontal à une culasse ferromagnétique entourant à la façon d'une marmite le noyau, qui forme avec le noyau dans la région de l'autre côté frontal un entrefer annulaire, c) le noyau porte un enroulement d'excitation supraconducteur, d) une bobine plongeuse supraconductrice est disposée dans entrefer annulaire coaxialement à l'enroulement d'excitation supraconducteur sur un premier porte-bobine déplaçable dans le sens de l'axe de l'électro-aimant à entrefer annulaire. Suivant un mode de réalisation a) la commande électromagnétique supraconductrice consiste dans l'essentiel en une première et une seconde bobine excitatrice d'un premier diamètre, qui sont disposées sur un quatrième porte-bobine non magnétique et en une troisième et une quatrième bobine excitatrice d'un second diamètre, qui sont disposées sur un troisième porte-bobine non magnétique, b) le premier diamètre du quatrième porte-bobine et le second diamètre du troisième porte-bobine sont choisis de-telle sorte qu'il se forme un entrefer annulaire entre le quatrième portebobine et le troisième porte-bobine, c) une bobine plongeuse en forme de cylindre est disposée coaxialement par rapport aux bobines excitatrices et est mobile axialement dans l'entrefer annulaire, d) la distance axiale de la première et de la seconde bobine excitatrice est la même que la distance axiale de la troisième et de la quatrième bobine excitatrice et est à peu près égale à la longueur axiale de la bobine plongeuse. Les avantages obtenus avec I'invention consistent en particulier dans le fait qu'avec des moyens simples, on dispose d'une pompe à hélium liquide compacte à débit élevé avec une quantité débitée constante, qui travaille avec une grande sécurité de fonctionnement même dans de forts champs magnétiques étrangers. L'invention a en outre pour but de créer une pompe du type indiqué dans le préambule et qui présente simultanément un débit élevé, une forte différence de pression entre l'entrée et la sortie de la pompe et un haut rendement. L'invention concerne à cet effet une pompe du type ci-dessus caractérisée en ce que a) la commande électromagnétique supraconductrice consiste dans l'essentiel en une première bobine excitatrice et une seconde bobine excitatrice d'un premier diamètre avec un premier champ magnétique et en une troisième bobine, la bobine de commande, disposée dans la région entre les bobines excitatrices et mobile dans le sens de l'axe avec un troisième champ magnétique, b) la première et la seconde bobine excitatrice sont disposées coaxialement et sont reliées à demeure à une distance réciproque prédéterminée à une première et à une seconde paroi latérale du corps de pompe, c) la bobine de commande est reliée à demeure au piston de pompe disposé coaxialement aux bobines excitatrices et guidé dans le sens de l'axe du corps de pompe, d) le piston de pompe est relié par l'intermédiaire d'un premier soufflet à la première paroi latérale du corps de pompe recevant la première bobine excitatrice et par l'intermédiaire d'un second soufflet à la seconde paroi latérale du corps de pompe recevant la seconde bobine excitatrice. Les avantages ainsi obtenus consistent en particulier dans le fait qu'avec des moyens simples, on dispose d'une pompe à hélium liquide compacte à débit élevé, qui travaille avec une grande sécurité de fonctionnement même dans de forts champs magnétiques étrangers et présente un rendement de près de LOO %. L'invention sera mieux comprise en regard de la description ci-après et des dessins annexés représentant des exemples de réalisation de l'invention, dessins dans lesquels - la figure 1 représente une pompe à piston entraînée par un électro-aimant à entrefer annulaire - la figure 2 représente une pompe à soufflet à membrane entraînée par un électro-aimant à entrefer annulaire - la figure 3 représente une pompe à piston entratnée par un électro-aimant à entrefer annulaire sans fer - la figure 4 représente une pompe à membrane entraînée par un électro-aimant à entrefer annulaire sans fer - la figure 5 donne une représentation schématique des bobines excitatrices et de la bobine de commande, ainsi que les cotes géométriques pour un exemple calculé totalement - la figure 6 représente les variations de l'intensité du champ radial moyen Br au lieu de la bobine de commande en fonction de son excursion axiale - la figure 7 représente les variations de la densité de courant dans la bobine de commande en fonction du temps - la figure 8 est une demi-coupe simplifiée d'une pompe à hélium liquide avec des bobines en forme de disque - la figure 9a et la figure 9b sont des vues schématiques de bobines cylindriques - la figure 10 est une vue schématique représentant plusieurs pompes à hélium liquide montées en parallèle. La figure 1 représente en coupe longitudinale une pompe à piston avec un piston 1 agissant à double effet, qui est entraîné électromagnétiquement dans un corps de pompe 2. Le fond 3 d'un premier porte-bobine 4 exécuté en forme de marmite est relié à la cloison médiane 5 du piston 1 par un assemblage à vis 6. Le premier porte-bobine 4 présente du côté extérieur de son enveloppe un premier espace d'enroulement 7, dans lequel est introduite une bobine plongeuse supraconductrice 8. Coaxialement au premier porte-bobine 4 est disposé dans le corps de pompe 2 et est relié à celui-ci un électro-aimant à entrefer annulaire 9. Cet électro-aimant consiste en un noyau ferromagnétique cylindrique 10 et une culasse 11 entourant le noyau à la façon d'une marmite et forme avec l'extrémité libre 12 du noyau 10 un entrefer annulaire 13. L'enveloppe du noyau 10 présente un second espace d'enroulement annulaire 14, qui reçoit un bobinage d'excitation supraconducteur 15 coaxial par rapport à la bobine plongeuse. Le bobinage d'excitation 15 produit dans l'entrefer annulaire 13 un champ magnétique radial, dont les lignes de champ se développent à tous les points de l'entrefer annulaire 13 perpendiculairement au courant de commande qui s'écoule de la bobine plongeuse 8, de sorte que la bobine plongeuse 8 et avec celle-ci une force 17 se développant parallèlement à l'axe 16 du piston 1, dont le sens est déterminé exclusivement par le sens du courant de commande, agissent par l'intermédiaire du premier porte-bobine 4 sur le piston 1. La commande électromagnétique supraconductrice du piston 1 est disposée dans une des deux chambres 18, 19 du piston et est refroidie par le courant d'hélium qui se forme pendant le pompage. A induction constante dans l'entrefer annulaire 13, la force agissant sur le piston 1 est proportionnelle au courant de commande qui s 'écoule dans la bobine plongeuse 8. A courant de commande constant, la force 17 est constante et avec celle-ci la pression différentielle produite par la pompe pendant une course. Ce n'est que lorsque les points morts du piston 1 sont atteints que la pression différentielle tombe à zéro pendant 10 ms environ. Si le piston 1 atteint l'un de ses deux points morts, un dispositif de commande 21 inverse le sens du courant de commande dans la bobine plongeuse 8, par exemple par l'intermédiaire de la fermeture d'un premier contact 20 et d'un second contact 20a. Une pression différentielle prédéterminée peut être réglée par un choix convenable du courant de commande. Le porte-bobine 4 consiste de même que le corps de pompe 2 et le piston 1 en une matière non magnétique, comme le laiton ou le vanadium. Si l'électro-aimant à entrefer annulaire 10, 11 est fermé de tous les côtés, en laissant libre l'entrefer annulaire 13, par un écran supraconducteur 22, il est possible, sans dispositions supplémentaires d'actionner la pompe sans perturbations meme dans un fort champ magnétique extérieur d'une densité magnétique de quelques teslas. Le corps de pompe 2 est fermé du caté frontal par un couvercle bridé 23, dans lequel sont intégrées une soupape d'admission 24 exécutée sous la forme d'une soupape sphérique et une soupape de sortie 25, de sorte que l'hélium est aspiré alternativement par l'intermédiaire des conduites d'amenée de l'hélium 26, 27 et est refoulé alternativement par l'intermédiaire des conduites de sortie 28, 29. Dans une pompe de ce type avec - diamètre du piston 1 : 60 mm, course : 15 mm, - bobine plongeuse 8 : diamètre intérieur 25 mm, épaisseur d'enroulement 1 mm, longueur 22 mm, 3 couches de chacune 66 enroulements, - fiAs multifilaments NbTi stabiliséscuivre 0,3 mm de diamètre, électro-aimant 9, avec entrefer annulaire 13 : 2 mm ; hauteur d'entrefer : 5 mm, enroulement d'excitation 15 : 2 couches - de chacune 60 enroulements, supraconducteur comme dans la bobine plongeuse 8, - l'induction magnétique dans l'entrefer annulaire 13 est de B = 2 teslas (saturation en fer). Avec un courant J = 20 A dans la bobine plongeuse 8 et une longueur de conducteur L = 3,5 mdans l'entrefer annulaire, on a une force axiale sur le piston 1 F = J X B X L =140 N et avec une surface de piston de 28 cm2 une pression différen tielle P = 0,5 bar. La pression différentielle peut toutefois être augmentée sans plus, car le courant adopté de 20 A se situe très au-dessous du courant critique du supraconducteur. A une fréquence de 2,5 Hz, le débit est de 0,2 1/s. La culasse 11 de l'électro-aimant à entrefer annulaire et un écran magnétique 22 disposé éventuellement sur celle-ci présentent des alésages radiaux 30. L'enveloppe du premier porte-bobine 4 présente aussi du côté opposé à l1électro- aimant à entrefer annulaire des alésages radiaux 31. Un courant d'hélium constant peut être maintenu à travers les alésages 30, 31 dans la région de la bobine plongeuse supraconductrice 8 et de l'enroulement d'excitation supraconducteur 15. La figure 2 représente en coupe longitudinale une pompe à soufflet à membrane, dont la commande électromagnétique supraconductrice 3, 4, 7 à 16, 20 à 22 est dans l'essentiel identique à la commande de la figure 1. La culasse 11 de l'électro-aimant à entrefer annulaire 9 est reliée à un premier support 40, qui présente un alésage central 41, par un câble d'alimentation 42 pour l'alimentation en courant de la bobine plongeuse 8 et de l'enroulement d'excitation 15 et un câble de commande 43 pour la commutation du sens du courant dans la bobine plongeuse 8 lors de la fermeture du premier contact 20 et du second contact 20a à travers un couvercle 44 relié au fond 3 du premier porte-bobine 4 recevant la bobine plongeuse 8 et un anneau 45 relié au couvercle 44. Le couvercle 44 est relié par l'intermédiaire d'un anneau 45 à l'une des extrémités du soufflet à membrane 46, dont l'autre extrémité est reliée à un premier plateau de soupape 47, qui entoure le pied 48 du support 40.Entre le premier plateau de soupape 47 et un second plateau de soupape 49 est encastrée une feuille de matière plastique 50 résistant aux basses températures, comme membrane de soupape, dont les lames non représentées travaillent comme des soupapes à flottement actionnées par l'écoulement de l'hélium et libèrent les premiers alésages 51, 51a disposés dans le second plateau de soupape 49 pour l'entrée de l'hélium et les seconds alésages 52, 52a disposés dans le premier plateau de soupape 47 et le pied 48 du support 40 pour la sortie de l'hélium, en fonction du sens de la force 17 agissant sur la bobine plongeuse 8. Le porte-bobine 40, le premier plateau de soupape 47 et le second plateau de soupape 49 avec la membrane de soupape 50 sont reliés à demeure par l'intermédiaire d'un assemblage à vis 55 à une bride 54 et sont rattachés en commun à l'aide de boulons filetés 55 à un corps de pompe 56. L'hélium s'écoule, par l'intermédiaire d'une conduite d'hélium 57, un premier alésage de soupape 51 et les soupapes à flottement de la membrane de soupape 50 en passant par un alésage 58 du premier plateau de soupape 57, dans la chambre 59 entre le corps de pompe 56 et le soufflet à membrane 46 et à travers un alésage 51a et les soupapes à flottement de la membrane de soupape 50 et par l'intermédiaire d'un alésage 60 dans le pied 48 du support 40 dans la chambre 61 fermée par le soufflet à membrane 46.La conduite de sortie de l'hélium 62 est reliée par l'intermédiaire d'un premier alésage de soupape 52, les soupapes à flottement de la membrane de soupape 50 et un alésage 63 dans le second plateau de soupape 49, à la chambre 59 entre le corps de pompe 56 et le soufflet à membrane 46 et par l'intermédiaire d'un alésage de soupape 52a, les soupapes à flottement de la membrane de soupape 50 et un alésage 64 dans le second plateau de soupape 49 à la chambre 61 fermée par le soufflet à membrane 46. Une pompe à piston, qui est entraînée par un électroaimant à entrefer annulaire sans fer, est représentée sur la figure 3 en coupe simplifiée. Dans le corps de pompe 2 est disposé un piston 70 en forme de marmite, qui est relié à demeure à un second porte-bobine 71 en forme de marmite. Le second porte-bobine 71 présente sur son côté ouvert un espace d'enroulement annulaire 72 pour recevoir la bobine plongeuse supraconductrice 73. Au couvercle 23 fermant le corps de pompe 2 est relié à demeure un troisième porte-bobine 74 également en forme de marmite, qui présente sur son côté extérieur deux espaces d'enroulement annulaires 75 pour recevoir une troisième bobine excitatrice 76 et une quatrième bobine excitatrice 77. Un quatrième porte-bobine tubulaire 78 est introduit coaxialement dans le troisième porte-bobine 74 et est relié à celui-ci de telle sorte qu'il se forme un entrefer annulaire 79 pour l'introduction du second porte-bobine 71. Le caté extérieur du quatrième porte-bobine 78 présente deux espaces d'enroulement annulaires 80 pour recevoir une première bobine excitatrice 81 et une seconde bobine excitatrice 82. La distance axiale des bobines excitatrices correspond à peu près à la longueur axiale de la bobine plongeuse 73. Le second, le troisième et le quatrième porte-bobine 71, 74, 78 consistent en une matière non magnétique résistant aux basses températures. Le troisième porte-bobine 74 présente des alésages 83, 84 dans la région de son couvercle 85, le quatrième portebobine 78 présente des alésages 86 dans une région voisine de l'espace d'enroulement 80, qui relient l'entrefer annulaire 79 à la chambre 87 formée par le piston 70 et le couvercle 85 et modifiable dans son volume par la course du piston 70. Au centre du couvercle 85 du troisième porte-bobine 74 est disposée une tringle de guidage 88, qui -fait saillie dans la chambre 87 et présente à son extrémité libre exécutée en forme de tube une fente diagonale 89 se développant dans le sens de l'axe 16, dans laquelle est logée une traverse plate 90 reliée au second porte-bobine 71 et exclut par là des rotations de la bobine plongeuse 73 disposée sur le second portebobine 71 autour de l'axe 16. On empêche ainsi que les fils supraconducteurs 92 de la bobine plongeuse 73, conduits à travers un alésage axial 91 de la tringle de guidage 88 et l'extrémité en forme de tube de celle-ci, soient endommagés par un mouvement de rotation indésirable du second porte-bobine 71. La tringle de guidage 88 présente dans sa partie exécutée en forme de tube un alésage radial 93, à travers lequel deux autres fils supraconducteurs 94 disposés de même dans l'alésage axial 91 de la tringle de guidage sont conduits pour le raccordement des bobines excitatrices 76, 77, 81, 82. La tringle de guidage 88 et la traverse plate 90 consistent en matière plastique renforcée à la fibre de verre ou en céramique et les autres éléments de construction en une matière métallique non magnétique. Ici, par conséquent, l'électro-aimant à entrefer annulaire représenté sur la figure 1 est remplacé par un système à quatre bobines supraconductrices sans fer, le sens du courant d'excitation étant le même dans les bobines excitatrices voisines radialement et étant dirigé en sens inverse dans les bobines excitatrices voisines axialement. Dans ces conditions, le système de bobines proposé produit dans leur plan symétrique radial un champ magnétique radial avec un effet dynamique qui correspond à l'électro-aimant à entrefer annulaire sur la bobine plongeuse. Les données essentielles d'une pompe à hélium liquide dotée d'un système de commande de ce type sont les suivantes diamètre du piston 60 mm, course 10 mm, diamètre intérieur de la bobine plongeuse 45 mm, longueur axiale 12 mm, deux couches de chacune 36 enroulements en fils multifilaments NbTi stabilisés au cuivre de 0,3 mm de diamètre, 4 bobines excitatrices comportant au total 420 enroulements en fils SL de 0,3 mm diamètre. Avec un courant de 50 A, un champ radial agit au lieu de la bobine plongeuse avec B = 0,25 à 0,4 teslas. Le champ moyen agissant sur la bobine plongeuse est constant à 3 % jusqu'à + 5 mm d'excursion et est de 0,29 teslas. La force axiale sur le piston F = 150 N et la pression différentielle = = 0,5 bar. A une fréquence de 3,5 Hz, le débit est de 0,2 1/s. Une pompe à hélium liquide avec la commande décrite à quatre bobines excitatrices sans fer et une bobine plongeuse sans fer peut aussi être actionnée dans un champ magnétique externe homogène et orienté parallèlement à l'axe de la bobine (axe du piston) ou dans un champ magnétique non homogène mais symétrique à l'axe de la bobine sans écran magnétique. La figure 4 est une coupe longitudinale simplifiée d'une pompe à soufflet à- membrane, dont la commande a lieu non comme cela est représenté sur la figure 2 par un électro-aimant à entrefer annulaire, mais par un système expliqué sur la figure 3 consistant en quatre bobine excitatrices sans fer 76, 77, 81, 82 et une bobine plongeuse sans fer 73. Le corps de pompe 56, la bride 54, le premier plateau de soupape 47, le second plateau de soupape 49, la membrane de soupape 50 et l'assemblage à vis 53 correspondent à la représentation de la figure 2 et à la description qui en a été donnée. Ceci vaut aussi pour la construction, la disposition spatiale de principe et le fonctionnement des bobines excitatrices sans fer 76, 77, 81, 82 et la bobine plongeuse sans fer 73. De plus, la première et la seconde bobines excitatrices 81, 82 sont disposées dans les espaces d'enroulement annulaires 80 du- c8té extérieur d'un cinquième porte-bobine 100, qui est exécuté en forme de tube et présente dans son plan médian une cloison intermédiaire ajourée 101. Les troisième et quatrième bobines excitatrices 76, 77 sont reçues par des espaces d'enroulement annulaires 75 disposés du coté extérieur d'un sixième porte-bobine 102 en forme de marmite. Le sixième porte-bobine 102 est monté sur un second support 103 et est maintenu par le cinquième porte-bobine 100 relié à l'extrémité du porte-bobine 103 à l'aide d'un assemblage à vis 104.Le cinquième ét le sixième porte-bobine 100, 102 sont centrés sur l'axe commun 16 et forment un entrefer annulaire, dans lequel est introduit coaxialement un septième porte-bobine 105 en forme de tube, dont le caté extérieur présente un espace d'enroulement annulaire 72 pour la bobine plongeuse 73. Le septième porte-bobine 105 est relié sur son coté frontal au couvercle 44, qui est relié par l'intermédiaire de l'anneau 45 au soufflet à membrane 46, dont l'autre extrémité est soudée au premier plateau de soupape 47. Le fond du porte-bobine 102 en forme de marmite présente des ajours 106, la cloison intermédiaire 101 du cinquième porte-bobine 100 des ajours 107, à travers lesquels peut passer le courant d'hélium liquide lors du pompage. Un grand nombre d'alésages 108 sur le rayon de l'entrefer annulaire entre les porte-bobine assurent le refroidissement des bobines excitatrices et de la bobine plongeuse. Sur la figure 5, sont représentées une première et une seconde bobine excitatrice fixe 111, 112 et une troisième bobine mobile dans la région entre les bobines excitatrices 111 et 112, la bobine de commande 113, en coupe axiale. Les bobines excitatrices 111, 112 et la bobine de commande 113 maintenues à une distance réciproque prédéterminée a sont exécutées sous la forme de bobine à disque et sont disposées coaxialement à l'axe 114. Les bobines excitatrices 111, 112 conduisent un courant constant dans le temps J d'une grandeur égale, mais de sens opposé, qui a en principe pour conséquence le premier champ magnétique 115 représenté au-dessus de l'axe 114. Entre les bobines excitatrices 111, 112 au lieu de la bobine de commande 113, se développe le champ magnétique 115 avec la composante principale dans le sens radial. La composante radiale moyenne au lieu de la bobine de commande est B r B r est une fonction de l'excursion x de la bobine de commande 113 et passe par un minimum au centre entre les bobines excitatrices 111, 112 (voir la figure 6). La bobine de commande 113 conduit un courant variable dans le temps J3 de sens alternant, qui est accompagné d'un second champ magnétique 116. De la superposition du premier champ magnétique 115 et du second champ magnétique 116, il résulte une force K agissant dans le sens de l'axe 114 sur la bobine de commande 113, dont le sens et l'intensité sont déterminés par le sens et la grandeur du courant J, qui s'écoule dans la bobine de commande 113. A une densité de courant dans chacune des bobines excitatrices 111, 112 de j = 30 kA/cm, les bobines excitatrices 111, 112 produisent une intensité de champ radial moyenne B au lieu de la bobine de commande 113, dont la dépendance de l'excursion x de la bobine de commande 113 est représentée sur la figure 6. Le calcul de la figure 6 vaut pour les cotes géométriques portées sur la figure 5 à titre d'exemple de réalisation. La force agissant sur la bobine de commande est K=n . J3. 1.B r où n est le nombre d'enroulements de la bobine de commande 113 et 1 le rayon moyen de la bobine multiplié par 2 T , ou K = j3 . s r 1 . B r où j3 est la densité de courant en kA/cm2 et s la section transversale d'enroulement de la bobine de commande 113. A une densité de courant dans la bobine de commande 113 de j3 = 30 kA/cm2, il se produit à la position centrale, donc x = O, B r = 0,6 T, une force K = 800 kgf agissant sur la bobine de commande 113. La force K s'accroît avec l'excursion x de la bobine de commande 113 à partir de la position centrale proportionnellement à Br. I1 est, par conséquent, indiqué de ne pas maintenir la densité de courant j3 constante dans la bobine de commande 113 pendant une course et l'inverser rapidement à la fin de celle-ci, mais de l'ajuster à l'intensité de champ B croissante, de manière que la force K agissant sur la bobine de commande 113 reste constante. La densité de courant j3 de la bobine de commande 113 est représentée sur la figure 7 en fonction du temps t ou de l'excursion x à K = constante (courbe 10). L'inversion brusque de la densité de courant à la fin de la course de la bobine de commande 113 est toutefois à éviter autant que possible pour réduire les pertes de courant alternatif et augmenter la stabilité électrodynamique des bobines supraconductrices. Pour cette raison, une allure adoucie, par exemple en fonction cosinus (courbe 11) est préférable. Avec cette manière d'opérer, la force K maximale est produite pendant environ 65 % de la durée d'une période. La durée restante de la période est l'action zéro de la pompe quand la position terminale du piston est atteinte ou, la position terminale du piston n'étant pas encore atteinte, il n' existe qu'une action de pompage réduite. Cela n'est toutefois pas gênant dans la plupart des cas d'application. Dans des cas particuliers, cependant, on opère avec plusieurs bobinages identiques montés en parallèle en décalage de phases, de sorte que l'action de pompage de l'ensemble de l'installation est largement indépendante de l'excursion des bobines de commande. Une forme de réalisation possible d'une pompe à hélium liquide dans une version soudée est représentée sur la figure 8 en demi-coupe simplifiée. Il est, bien entendu, possible aussi d'utiliser à la place d'assemblages soudés des assemblages à vis avec des garnitures d'étanchéité convenables, sans que le principe de construction de la pompe à hélium liquide en soit modifié. Le corps de pompe 130 est symétrique de révolution et consiste en une première paroi latérale et en une seconde paroi latérale toutes deux en forme de disque 131, 132, qui sont assemblées sur leur périphérie d'une manière étanche à l'hélium par un premier anneau 133. Les parois latérales 131, 132 sont des éléments rotatifs entièrement identiques l'un à l'autre avec leur axe 114 et un alésage borgne médian 134 pour le guidage de la tringle de guidage 135 d'un piston de pompe 136, qui présente la forme d'un disque circulaire et reçoit dans une première rainure annulaire périphérique 137 la bobine de commande 113.La rainure annulaire 137 est fermée par un second anneau 138 soudé au piston de pompe 136, dont l'extrémité périphérique est reliée par l'intermédiaire d'un premier soufflet 139 à la première paroi latérale 131 recevant la première bobine excitatrice 111 et par l'intermédiaire d'un second soufflet 140 à la seconde paroi latérale 132 recevant une seconde bobine excitatrice 112. Dans une seconde rainure annulaire 141 de la première paroi latérale 131 est disposée la première bobine excitatrice 111 et dans une troisième rainure annulaire 142 la seconde bobine excitatrice 112. La seconde rainure annulaire 141 est fermée par un troisième anneau soudé 143 et la troisième rainure annulaire 142 par un quatrième anneau soudé 144. Le piston de pompe 136 présente dans la région de la première rainure annulaire 137 des alésages 145, à travers lesquels l'hélium liquide est conduit directement sur la bobine de commande supraconductrice 113. La première et la seconde paroi latérale 131, 132 présentent du caté intérieur tourné vers le piston de pompe 136, dans la région de la seconde rainure annulaire 141 et dans la région de la troisième rainure annulaire 142 des alésages semblables 145. La première et la seconde paroi latérale 131, 132 sont disposées à une distance réciproque a et limitent un espace annulaire qui est divisé par le piston de pompe 136 en une première chambre de piston 146 et en une seconde chambre de piston 147. Un premier bloc de raccordement 148, qui est intégré dans la première paroi latérale 131, présente une première soupape d'admission 149 et une première soupape de sortie 150. La première soupape de sortie 150 est reliée par l'intermédiaire d'un premier canal de sortie 151 à la première chambre de piston 146. La première soupape d'admission 149 est reliée par l'intermédiaire d'un premier canal d'admission 155a à la première chambre de piston 146. Un second bloc de raccordement 152, qui est intégré dans la seconde paroi latérale 132, présente une seconde soupape d'admission 153 et une seconde soupape de sortie 154. La seconde soupape de sortie 154 est reliée par l'intermédiaire d'un second canal de sortie 155 à la seconde chambre de piston 147. La seconde soupape d'admission 153 est reliée par l'intermédiaire d'un second canal d'admission 151a à la seconde chambre de piston 147. Si le piston de pompe 136 se déplace dans la direction de la première paroi latérale 131, l'hélium liquide s 'écoule de la première chambre de piston 146 à travers le premier canal de raccordement 151 par l'-intermédiaire de la première soupape de sortie 150. Simultanément, l'hélium liquide s 'écoule par l'intermédiaire de la seconde soupape d'admission 153 et du second canal d'admission 151a dans là seconde chambre de piston 147.Au renversement du sens de mouvement du piston de pompe 136, la seconde chambre de piston 147 se vide par l'intermédiaire de la seconde soupape de sortie 154 et simultanément la première chambre de piston 146 se remplit par l'intermédiaire de la première soupape d'admission 149. Les soupapes d'admission et de sortie 149, 150, 153, 154 sont exécutées sous la forme de soupapes sphériques. Un autre type de soupape (par exemple soupapes à flottement) est aussi possible. L'espace mort, par conséquent le volume d'hélium liquide restant dans une chambre de piston 146, 147, est à la position terminale du piston d'environ 50 cm seulement, c'està-dire 5 % du volume pompé dans une course. L'espace annulaire 156 fermé par le premier anneau 133 et les soufflets 139, 140 est relié par l'intermédiaire d'une conduite d'égalisation de pression 157 à l'une des conduites de sortie, de sorte que la pression de service s'établit dans l'espace 156. L'effort de pression maximum agissant sur les soufflets est ainsi limité à la pression différentielle entre l'entrée et la sortie. L'alimentation en courant de la bobine de commande 113 a lieu par l'intermédiaire de deux fils SL 48, qui sont conduits dans un flexible d'une manière étanche à hélium par exemple à travers la seconde paroi latérale 132 dans l'espace annulaire 156. Le flexible 159 est disposé librement dans l'espace annulaire 156 et est conduit dans un alésage 159a décalé d'au moins 1800 par rapport au point de passage dans la seconde paroi latérale 132 à travers le second anneau 138. Dans le cas d'une pompe à hélium liquide exécutée d'après la figure 8 avec une surface de piston 136 de A = 200 cm2, une course de 25 mm et une fréquence de 1 Hz, on avait une capacité de pompage de 2 1/s. La pression différentielle maximum était de 800 kgf/200 cm2 = 4 bars. Sur les figures 9a et 9b, la première bobine excitatrice 111', la seconde bobine excitatrice 112' et la bobine de commande 113' sont exécutées sous la forme de bobines cylindriques et sont disposées coaxialement par rapport à l'axe 114. I1 est, de plus, possible de faire le diamètre d3 de la bobine de commande 113' plus petit (figure 5a) ou plus grand (figure 5b) que le diamètre dol 2 des bobines excitatrices (111', 112'). Trois pompes à hélium liquide identiques 160 sont montées en parallèle conformément à la figure 10. Le courant J31' J32' J33 s'écoulant d'après une fonction cosinus dans le temps de la première à la troisième pompe à hélium liquide 160 est établi par un inverseur de phase 161 de telle sorte que le courant J31 présente la condition de phase t O, le courant J32 la condition de phase q 120 et le courant J33 la condition de phase # 240. L'inversion de phase entre deux courants est, par conséquent, de 1200. Par cette mesure, la pression différentielle entre la conduite d'aspiration d'hélium liquide 162 et la conduite de pression d'hélium liquide 163 peut être maintenue constante. quatrième porte-bobine (78) et le troisième porte-bobine (74), c) une bobine plongeuse en forme de cylindre (73) est disposée coaxialement par rapport aux bobines excitatrices (76, 77, 81, 82) et est mobile axialement dans l'entrefer annulaire (79), d) la distance axiale de la première et de la seconde bobine excitatrice (81, 82) est la même que la distance axiale de la troisième et de la quatrième bobine excitatrice (76, 77) et est à peu près égale à la longueur axiale de la bobine plongeuse (73). 30) Pompe à hélium liquide suivant la revendication 1, caractérisée en ce que l'écran magnétique supraconducteur consiste en Nb3Sn stabilisé au cuivre. 40) Pompe à hélium liquide suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la culasse (11) de l'électro-aimant à entrefer annulaire et l'écran magnétique (22) disposé sur la culasse présentent des alésages radiaux (30). 50) Pompe à hélium liquide suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le premier porte-bobine (4) pour recevoir la bobine plongeuse supraconductrice (8) consiste en une matière non magnétique. 60) Pompe à hélium liquide suivant la revendication 5, caractérisée en ce que le premier porte-bobine (4) de la bobine plongeuse (8) est exécutée en forme de marmite et l'enveloppe du premier porte-bobine (4) présente à son extrémité opposée à ltélectro-aimant à entrefer annulaire fermée par le fond (3) des alésages radiaux (31). 70) Pompe à hélium liquide suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le porte-bobine (4) de la bobine plongeuse (8) est relié avec son fond (3) à une cloison médiane (5) d'un piston (1) agissant à double effet. 80) Pompe à hélium liquide suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le porte-bobine (4) de la bobine plongeuse (8) est relié avec son fond (3) au côté intérieur d'un couvercle (44) qui ferme un soufflet à membrane (46) d'une pompe à soufflet à membrane. 90) Pompe à hélium liquide suivant la revendication 2, caractérisée en ce que le troisième porte-bobine (74) est exécuté en forme de marmite et le quatrième porte-bobine (78) en forme de tube et est relié coaxialement au troisième portebobine (74) de telle sorte qu'il se forme un entrefer annulaire REVENDICATIONS 10) Pompe à hélium liquide avec une commande électromagnétique supraconductrice, qui présente une bobine excitatrice supraconductrice fixe reliée au corps de pompe et un élément de construction supraconducteur mobile à travers le champ de la bobine excitatrice et relié à demeure au piston de la pompe, caractérisée en ce que a) la commande électromagnétique supraconductrice (3, 4, 7 à 16, 20 à 22) consiste dans l'essentiel en un électro-aimant à entrefer annulaire (9) disposé dans le corps de pompe (2) et fermé de tous les côtés par un écran magnétique supraconducteur (22), b) l'électro-aimant à entrefer annulaire (9) possède un noyau ferromagnétique (10) qui est relié sur un caté frontal à une culasse ferromagnétique (11) entourant à la façon d'une marmite le noyau (10), qui forme avec le noyau (10) dans la région de l'autre caté frontal un entrefer annulaire (13), c) le noyau (10) porte un enroulement d'excitation supraconducteur (15), d) une bobine plongeuse supraconductrice (8) est disposée dans l'entrefer annulaire (13) coaxialement à l'enroulement d'excitation supraconducteur (15) sur un premier porte-bobine (4) déplaçable dans le sens de l'axe (16) de l'électro-aimant à entrefer annulaire (9). 20) Pompe à hélium liquide avec une commande électromagnétique supraconductrice, qui présente une bobine excitatrice supraconductrice fixe reliée au corps de pompe et un élément de construction supraconducteur mobile à travers le champ de la bobine excitatrice et relié à demeure au piston de la pompe, caractérisée en ce que a) la commande électromagnétique supraconductrice consiste dans l'essentiel en une première et une seconde bobine excitatrice (81, 82) d'un premier diamètre, qui sont disposées sur un quatrième porte-bobine non magnétique (78) et en une troisième et une quatrième bobine excitatrice (76, 77) d'un second diamètre, qui sont disposées sur un troisième porte-bobine non magnétique (74), b) le premier diamètre du quatrième porte-bobine (78) et le second diamètre du troisième porte-bobine (74) sont choisis de telle sorte qu'il se forme un entrefer annulaire (79) entre le (79) entre les deux porte-bobine pour l'introduction d'un second porte-bobine (71). 100) Pompe à hélium liquide suivant les revendications 2 et 9, caractérisée en ce que le troisième porte-bobine (74) et le quatrième porte-bobine (78) présentent sur leur côté extérieur deux espaces d'enroulement annulaires (75, 80) pour recevoir les quatre premières bobines excitatrices (8, (73). 110) Pompe à hélium liquide suivant la revendication 2, caractérisée en ce qu'une tringle de guidage (88) est disposée centralement dans la chambre intérieure (87) du piston fermée par le quatrième porte-bobine (78) et en ce que la tringle de guidage (88) est réalisée en forme de tube et présente à son extrémité libre une fente diagonale, dans laquelle est introduite de manière à résister à la rotation une traverse plate (90) reliée au second porte-bobine (71). 120) Pompe à hélium liquide suivant la revendication 2, caractérisée en ce que le troisième porte-bobine (74) présente à son extrémité fermée par un couvercle (85) des alésages radiaux (83), en ce que le couvercle (85) présente des alésages (84) et en ce que le troisième porte-bobine (78) présente des alésages radiaux (86) reliant l'entrefer annulaire (79) à la chambre intérieure (87) du piston. 130) Pompe à hélium liquide suivant la revendication 2, caractérisée en ce que la première et la seconde bobines excitatrices (81, 82) sont disposées sur un cinquième portebobine (100), en ce que le cinquième porte-bobine (100) est réalisé en forme de tube et présente dans son plan médian une cloison intermédiaire (101) avec des ajours (107) et en ce que la troisième et la quatrième bobine excitatrice (76, 77) sont disposées sur un sixième porte-bobine (102) en forme de marmite, qui entoure le cinquième porte-bobine (100) en formant un entrefer annulaire et est relié en commun avec celui-ci par l'intermédiaire d'un second porte-bobine axial (103) à une bride (54) fermant le corps de pompe (56). 140) Pompe à hélium liquide suivant la revendication 2, caractérisée en ce que la bobine plongeuse (73) est disposée sur un septième porte-bobine (105) en forme de tube, qui est mobile dans le sens de l'axe (16) dans l'entrefer annulaire formé par les cinquième et sixième porte-bobine (100, 102) et en ce que le septième porte-bobine (105) est fermé à son extrémité dépassant l'entrefer annulaire par un couvercle (44), qui est relié par l'intermédiaire d'un anneau (45) à un soufflet à membrane (46). 150) Pompe à hélium liquide avec une commande électromagnétique supraconductrice, qui présente une bobine excitatrice supraconductrice fixe reliée au corps de pompe et un élément de construction supraconducteur mobile à travers le champ de la bobine excitatrice et relié à demeure au piston de la pompe, caractérisée en ce que a) la commande électromagnétique supraconductrice consiste dans l'essentiel en une première bobine excitatrice (111) et une seconde bobine excitatrice (112) d'un premier diamètre avec un premier champ magnétique (115) et en une troisième bobine7 la bobine de commande (113), disposée dans la région entre les bobines excitatrices (111, 112) et mobile dans le sens de l'axe avec un troisième champ magnétique (116), b) la première et la seconde bobine excitatrice (111, 112) sont disposées coaxialement et sont reliées à demeure à une distance réciproque prédéterminée (a) à une première et à une seconde paroi latérale (131, 132) du corps de pompe (130), c) la bobine de commande (113) est reliée à demeure au piston de pompe (136) disposé coaxialement aux bobines excitatrices t111, 112) et guidé dans le sens de l'axe (114) du corps de pompe (130). d) le piston de pompe (136) est relié par l'intermédiaire d'un premier soufflet (139) à la première paroi latérale (131) du corps de pompe (130) recevant la première bobine excitatrice (111) et par l'intermédiaire d'un second soufflet (140) à la seconde paroi latérale (132) du corps de pompe (130) recevant la seconde bobine excitatrice (112). 160) Pompe à hélium liquide suivant la revendication 15, caractérisée en ce que la première et la seconde bobine excitatrice (111, 112) et la bobine de commande (113) sont exécutées sous la forme de bobines à disque de meme diamètre. 170) Pompe à hélium liquide suivant la revendication 15, caractérisée en ce que la première et la seconde bobine excitatrice (111, 112) sont exécutées sous la forme de bobines cylindriques et en ce que les bobines excitatrices (111, 112) présentent un premier diamètre et la bobine de commande (113) un second diamètre. 18 ) Pompe à hélium liquide suivant l'une quelconque des revendications 15 à 17, caractérisée en ce que le corps de pompe (130) est symétrique de révolution, en ce que l'axe (114) du corps de pompe (130) et l'axe commun (114) de la première et de la seconde bobines excitatrices (111, 112) ainsi que de la bobine de commande (113) sont identiques, en ce que la seconde paroi latérale (132) est disposée parallèlement à la première paroi latérale (131) du corps de pompe (130), en ce qu'une première soupape d'admission (149) et une première soupape de sortie (150) sont disposées dans un premier bloc de raccordement (148) intégré dans la première paroi latérale (131), une seconde soupape d'admission (153) et une seconde soupape de sortie (154) étant disposées dans un second bloc de raccordement (152) intégré dans la seconde paroi latérale (132), en ce que la première et la seconde soupapes d'admission (149, 153) sont disposées dans un premier ou un second canal d'admission (153a, 151a) et la première et la seconde soupape de sortie (150, 154) dans un premier ou un second canal de sortie (151, 155), en ce que le premier canal d'admission (155a) et le premier canal de sortie (151) débouchent d'un premier côte du piston de pompe (136) dans une première chambre de piston (146) délimitée par la première bobine excitatrice (111), le-piston de pompe (136) et le premier soufflet (139) ainsi que le second canal d'admission (151a) et le second canal de sortie (155) d'un second caté du piston de pompe (136) dans une seconde chambre de piston (147) délimitée par la seconde bobine excitatrice (112), le piston de pompe (136) et le second soufflet (140). 190) Pompe à hélium liquide suivant l'une quelconque des revendications 15 à 18, caractérisée en ce que plusieurs pompes à hélium liquide identiques (160) sont montées en parallèle et en ce qu'un inverseur de phases (161) est prévu qui alimente la bobine de commande (113) en courants (J31' J32' J33) qui présentent une inversion de phase de 9 = 1/n . 3600, n étant le nombre des pompes à hélium liquide (160) montées en parallèle.