具有冷却系统的磁共振装置及冷却超导主励磁线圈的方法制造方法及图纸

本发明专利技术从具有磁体单元和其他单元的磁共振装置出发，所述磁体单元包括至少一个超导主励磁线圈、包围该至少一个超导主励磁线圈的磁体壳体单元、具有用于冷却至少一个超导主励磁线圈的至少一个冷却循环和热吸收单元的冷却系统，其中冷却系统具有带有至少一个第一冷却模式的转换单元，其中转换单元在第一冷却模式中将冷却系统的至少一个冷却循环与其他单元耦合以用于热能交换。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种具有磁体单元和其他单元的磁共振装置，所述磁体单元包括至少一个超导主励磁线圈、包围该至少一个超导主励磁线圈的磁体壳体单元、具有用于冷却至少一个超导主励磁线圈的至少一个冷却循环和热吸收单元的冷却系统。
技术介绍
磁共振装置为了冷却超导主励磁线圈通常包括具有两个冷却循环的冷却系统。第一冷却循环在此热耦合到具有氦压缩机和构造为用于冷却在大约-270℃温度时的氦的冷头的低温单元。在此低温单元的废热被传输到第一冷却循环。冷却系统的第二冷却循环热耦合到第一冷却循环，从而第一冷却循环的热能被传输到第二冷却循环。这样确保第一冷却循环始终具有用于冷却低温单元的有利的低温。如果现在发生第二冷却循环的失效，则超导主励磁线圈的冷却不再得到保证，因为这最终也导致第一冷却循环的过热和/或断开。特别地，在第二冷却循环失效的情况下需要断开第一冷却循环，因为不再导出第一冷却循环的和由此低温单元的废热。如果低温单元(特别是氦压缩机和冷头)不再能够被运行，则这导致在低温单元的氦容器中存在的氦的蒸发和由此提高在氦容器中的氦压力。在此如果氦压力超过了边界值，则氦从氦容器中开始泄漏，由此对于磁共振设备的运行可能产生在重新取得氦的情况下的高成本。例如在冷却系统失效的情况下可能包括每小时大约2升至3升液态氦的蒸发率。该问题特别是在具有降低的氦填充体积的磁共振装置情况下是特别不利的。在此在冷却系统失效的短的持续时间之后就已经可能低于对于磁共振装置的安全运行来说所需的在氦容器内部的最小的液态氦填充量。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题特别地在于，提供一种用于冷却至少一个超导主励磁线圈的冷却系统，其在冷却系统的单个子组件发生故障的情况下还保证超导主励磁线圈的冷却，并且由此还保持主磁体的超导能力。本专利技术从具有磁体单元和其他单元的磁共振装置出发，所述磁体单元包括至少一个超导主励磁线圈、包围该至少一个超导主励磁线圈的磁体壳体单元、具有用于冷却至少一个超导主励磁线圈的至少一个冷却循环和热吸收单元的冷却系统。建议冷却系统具有带有至少一个第一冷却模式的转换单元，其中转换单元在第一冷却模式中将冷却系统的至少一个冷却循环与其他单元耦合以用于热能交换。由此可以借助磁共振装置的其他单元有利地支持超导主励磁线圈和/或冷却系统的冷却运行。特别地在此可以在热吸收单元发生失效和/或故障的情况下保持超导主励磁线圈和/或冷却系统的冷却运行，因为有利地，热能可以从冷却循环被输出到其他单元。特别地在此可以保证超导主励磁线圈的超导能力。在此可以有利地降低和/或防止特别是在热吸收单元发生失效和/或故障期间用于冷却超导主励磁线圈的低温单元的冷却液、例如氦的蒸发率。有利地，其他单元包括至少一个子组件，该子组件具有高的热容和/或高的质量，从而可以进行在其他单元内部热能的吸收和/或中间存储，并且这样可以补偿特别是热吸收单元的失效。其他单元可以包括构造为特别地用于热能吸收的单元和/或包括在磁共振装置内部承担其他功能并且仅在转换单元的第一冷却模式中承担热能吸收和/或热能的中间存储的附加功能的单元。在此意义上，转换单元特别地理解为根据冷却模式将冷却循环与热吸收单元和/或与其他单元关于在冷却循环和热吸收单元和/或其他单元之间的热能交换进行耦合的单元。有利地，在第二冷却模式中冷却循环与用于在冷却循环和热吸收单元之间热交换的热吸收单元耦合。此外，冷却循环与其他单元的耦合应当理解为特别是热耦合。冷却系统的冷却循环优选与超导主励磁线圈的低温单元热耦合，其中低温单元具有用于冷却超导主励磁线圈的特别是氦冷却循环的氦压缩机和/或冷头，从而借助转换单元可以将氦冷却循环的和/或氦压缩机的废热经过冷却循环引导到其他单元。热吸收单元在此可以包括第二冷却循环，其优选与至少一个冷却循环分开地构造，和/或包括热吸收单元，其至少部分地可以集成到至少一个冷却循环中，例如集成到将冷却循环的热能输出到环境(特别是空气)中的热交换单元中。此外建议转换单元具有至少两个冷却模式并且对转换单元的冷却模式的选择取决于热吸收单元的运行状态。在此有利地可以实现用于冷却和/或用于导出超导主励磁线圈的低温单元的热能、特别是氦冷却循环的热能的冗余的冷却系统。热吸收单元的运行状态例如可以包括热吸收单元的正常的冷却状态或热吸收单元的故障状态。在此，在热吸收单元的正常冷却状态中例如经过热交换器将热能从冷却循环传输和/或引导到热吸收单元、特别是到热吸收单元的冷却介质，例如到空气。在热吸收单元的故障状态中出现热吸收单元的失效和/或故障，从而热能从冷却循环到热吸收单元的交换的功能被阻碍。如果例如热吸收单元的运行状态包括热吸收单元的故障状态，则通过转换单元的第一冷却模式和热能到其他单元的输出，尽管热吸收单元处于故障状态但仍可以保持冷却和由此超导主励磁线圈的运行。特别地在此可以借助其他单元有利地渡过热吸收单元的失效，并且由此保持主励磁线圈的超导能力。在本专利技术的其他构造中，建议热吸收单元包括第二冷却循环，由此有利地可以将热吸收单元从冷却系统的至少一个冷却循环退耦。优选地，第二冷却循环借助热交换单元与冷却系统的至少一个冷却循环耦合。在本专利技术的有利扩展中，建议冷却系统具有低温单元，所述低温单元构造为用于冷却超导主励磁线圈的冷却液，其中在第一冷却模式中的低温单元借助转换单元可以转换到安全运行状态中。这样在借助低温单元冷却冷却液的情况下形成的热能量可以被最小化，因为在安全运行状态中低温单元例如仅还产生对于超导主励磁线圈的运行来说需要的冷却功率的最小值。此外可以有利地保持和/或渡过超导主励磁线圈在长的时间段上的运行(在该时间段例如热吸收单元处于故障状态中)，其中，在故障状态中待渡过的时间段特别地可以为直至数小时。低温单元的安全运行状态例如可以包括待机运行状态和/或脉动的运行状态，其中低温单元的激活的模式和非激活的模式交替，在所述激活的模式下产生用于冷却氦的冷却功率，在所述非激活的模式下不产生冷却功率。其他单元与第一冷却循环的结构简单的热耦合可以在冷却系统具有至少一个阀单元时有利地实现，其中阀单元可以由转换单元控制。优选地在此可以根据转换单元的冷却模式控制阀单元，特别是阀单元的单个阀，从而在热吸收单元的故障状态中冷却系统的冷却循环可以这样被改变，使得其可以与其他单元热耦合。在本专利技术的其他构造中，建议冷却系统包括用于采集冷却温度的温度传感器单元。其可以这本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有磁体单元(11)和其他单元(29,40)的磁共振装置(10)，所述磁体单元包括：至少一个超导主励磁线圈(13)、包围该至少一个超导主励磁线圈(13)的磁体壳体单元、具有用于冷却该至少一个超导主励磁线圈(13)的至少一个冷却循环(25)和热吸收单元(26,50)的冷却系统(15)，其特征在于，所述冷却系统(15)具有带有至少一个第一冷却模式的转换单元(28)，其中，所述转换单元(28)在第一冷却模式中将所述冷却系统(15)的至少一个冷却循环(25)与所述其他单元(29,40)耦合以用于热能交换。

【技术特征摘要】
2013.05.10 DE 102013208631.81.一种具有磁体单元(11)和其他单元(29,40)的磁共振装置(10)，所
述磁体单元包括：至少一个超导主励磁线圈(13)、包围该至少一个超导主励磁
线圈(13)的磁体壳体单元、具有用于冷却该至少一个超导主励磁线圈(13)
的至少一个冷却循环(25)和热吸收单元(26,50)的冷却系统(15)，
其特征在于，
所述冷却系统(15)具有带有至少一个第一冷却模式的转换单元(28)，其
中，所述转换单元(28)在第一冷却模式中将所述冷却系统(15)的至少一个
冷却循环(25)与所述其他单元(29,40)耦合以用于热能交换。
2.根据权利要求1所述的磁共振装置(10)，其特征在于，所述转换单元(28)
具有至少两个冷却模式，并且对所述转换单元(28)的冷却模式的选择取决于
所述热吸收单元(26,50)的运行状态。
3.根据权利要求2所述的磁共振装置(10)，其特征在于，所述热吸收单元
(26,50)的运行状态包括所述热吸收单元(26,50)的故障状态。
4.根据上述权利要求中任一项所述的磁共振装置(10)，其特征在于，所
述热吸收单元(26)包括第二冷却循环。
5.根据上述权利要求中任一项所述的磁共振装置(10)，其特征在于，所
述冷却系统(15)具有低温单元(16)，所述低温单元构造为用于冷却所述超导
主励磁线圈(13)的冷却液，其中，所述低温单元(16)在第一冷却模式中借
助所述转换单元(28)能够转换到安全运行状态中。
6.根据上述权利要求中任一项所述的磁共振装置(10)，其特征在于，所
述冷却系统(15)具有至少一个阀单元(30)，其中所述阀单元(30)能够由所
述转换单元(28)控制。
7.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：S比伯，T斯佩克纳，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE