用于MR设备的冷却装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及用于冷却在ＭＲ设备中的超导线圈组件的冷却方法，其中该超导线圈组件１０用冷却剂４１、４２冷却，冷却剂４１、４２与冷却腔２０中的超导线圈组件热接触，该冷却剂通过致冷器５０冷却。该方法包括以下步骤：当冷却腔中的至少一部分冷却剂超过预定温度时，从冷却腔向冷却剂储存器中输送（Ｓ２）冷却剂，而当冷却腔中的至少一部分冷却剂的温度等于或者低于预定温度时，冷却剂从冷却剂储存器返回（Ｓ４）到冷却腔。本发明专利技术还涉及实施该冷却方法的冷却装置和带有这种冷却装置的ＭＲ设备。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于冷却MR设备中的超导线圈组件的冷却装置，包括用于容纳与超导线圈组件热接触(thermal contact)的冷却剂的冷却腔、用于冷却冷却剂的致冷器和带有相应的冷却装置的MR设备。本专利技术还涉及用于冷却MR设备中超导线圈组件的冷却方法，其中该超导线圈组件用冷却剂来冷却，该冷却剂与冷却腔中的超导线圈组件热接触，该冷却剂通过致冷器来冷却。上述冷却装置在现有技术中是公知的，从US 5,410,286可以找到对其的描述。这种冷却装置用于冷却超导线圈组件，从而获得低温，在该低温下，线圈组件的超导材料具有超导特性。在这种情况下，由于在冷却的电磁线圈中没有电阻，因此该线圈可以产生和保持强磁场。由于温度上升立即导致线圈中电阻升高，电阻升高又产生热，并因此导致温度的进一步上升，因此必须将温度保持在预定的低温范围内。通常，线圈密封在充满液体和/或气体冷却剂的冷却腔中。线圈优选埋置在冷却剂例如氦的液池中，该冷却剂在大气压下具有大约4K的温度；这适用于通常在MRI磁体中使用的超导材料。为了保持该液体氦处于这种低温，使用致冷器补偿由于非理想隔离引起的热传送。通常，该致冷器适用于提供充足的冷却能从而实现零煮去(zero-boil-off)运行。在这种零煮去运行中，致冷器具有充足的冷却能力，从而以温度保持在预定范围内的这种方式冷却常用的氦。但是，在给出的条件下，可能发生不规则变化，会影响冷却装置的冷却性能。这样，可能降低冷却效率，或者甚至由于导致致冷器部分或完全关闭或者更多热量传送给冷却剂的故障、断电、泄漏或者其它事故而完全停止。在这种不规则变化的时间内，至少部分冷却剂的温度上升，导致冷却腔内部的压力上升。因此通常需要从冷却腔排出氦，冷却腔内部只能负荷一定的压力。因此，每次发生这种不规则变化时都出现氦损失。为了确定线圈总是埋置在液体氦中，在特定的时间间隔内必须进行再填充过程，从而补偿氦损失。这种再填充过程需要附加的处理工作，而且导致MR设备停机。结果，降低设备效率和提高运行成本。而且，由于世界上的氦源有限，因此，应该避免氦损失。因此，本专利技术的目的是提供一种减少冷却剂损失的冷却装置。根据本专利技术通过如权利要求1前序中描述的冷却装置实现了该目的，该冷却装置具有与冷却腔流体连接的冷却剂储存器，该储存器用于当冷却腔中的至少一部分冷却剂超过第一预定温度时从冷却腔吸收冷却剂，而当冷却腔中的至少一部分冷却剂仍然低于或者等于第二预定温度时使冷却剂返回到冷却腔。使用提议的冷却剂储存器使得可以在运行状态下储存冷却剂，通常在运行状态下是放出冷却剂。因此可以避免冷却剂损失。此外，根据本专利技术的冷却装置使得可以在非正常运行状态一结束而且冷却装置回到正常运行时，冷却剂立即就返回到冷却腔。在这种正常运行状态下，致冷器的冷却能力通常可以冷却附加的冷却剂，该附加的冷却剂以温度高于冷却腔本身中冷却剂的温度从冷却剂储存器回到冷却腔。根据本专利技术的冷却装置提供一种封闭系统，在该封闭系统中，在非正常运行状态时，冷却剂可以输送给冷却剂储存器，而在现有技术中，在非正常运行状态时需要排出冷却剂。在温度高于冷却腔中的冷却剂的温度时，该冷却剂可以储存在冷却剂储存器中。只要冷却装置一返回到正常运行状态或者在系统中提供附加的冷却能力，储存在冷却剂储存器中的冷却剂就可以再次输送到冷却腔，而且被冷却到冷却腔中保留的冷却剂温度。当该冷却装置在具有足以在零煮去状态下运行的冷却能力的系统中使用时尤其有利。由于通过致冷器引入到冷却腔中的冷却功率与进入到腔体中的热传导和腔体中产生的热的总和的差异，至少一部分冷却腔中的冷却剂温度将会发生升高和降低。例如，由于绝缘故障引起的增加的热传导或者冷却功率下降将会导致温度上升并且冷却腔中的液体冷却剂将变为气体。这将立即导致冷却剂传送到冷却剂储存器。从而避免整个冷却腔中的温度上升。相反，只要冷却功率一提高并且超过进入冷却腔中的热传导和在冷却腔中产生的热的总和，就将传送回冷却剂，使得冷却腔中的气体冷却剂凝结在冷却表面。在根据本专利技术的优选实施例中，冷却腔用于容纳液体和气体状态的冷却剂，而且流体连接机构与用于容纳气体冷却剂的一部分冷却腔连接。当超导线圈组件埋置在液体冷却剂中时，本实施例尤其有利，即使在非正常运行状态下，例如致冷器不致冷的状态下，也能确保维持线圈材料的超导温度。在容纳气体冷却剂的一部分冷却腔中设置流体连接机构使得可以仅仅传送气体冷却剂到冷却剂储存器，而且避免传送低温、液化冷却剂。因此，实现了容易控制冷却腔内部的压力，而且避免冷却剂尤其是液体冷却剂的过量损失。根据本专利技术的另一个优选实施例，提供了用于通过从冷却腔中冷却剂的压力得到的信号来控制冷却剂吸收和返回的装置。根据本专利技术容纳在冷却腔中的冷却剂的压力高于环境大气压，正如从现有技术冷却装置可知的那样。从而防止从周围大气向冷却腔中引入杂质。为了在冷却腔内部维持这种更高的压力，冷却腔密封，与周围大气隔开。非正常工作状态，例如冷却腔中升高的热感应或者致冷器冷却能力的降低，导致气体冷却剂膨胀和/或液化冷却剂转变成气体状态。这使得引起了冷却腔内部压力的上升，使得可以提取用来控制冷却剂的吸收和返回的信号。使用这种信号，可以通过冷却腔内部冷却剂的压力容易地控制冷却剂传送到冷却剂储存器和从冷却剂储存器返回到冷却腔。在本专利技术的另一个优选实施例中，致冷器包括与冷却剂热接触的冷却表面，该冷却表面延伸到冷却腔中，尤其是延伸到冷却腔用于容纳气体冷却剂的那部分中。从而实现了冷却冷却腔内部冷却剂的致冷器的简单设置。该实施例还避免了其它致冷器设置需要的多重配置，在其它致冷器设置中，冷却剂必须吸到外部冷却表面。鉴于冷却表面延伸到冷却腔容纳气体冷却剂的部分中，在冷却腔内部实现了简单的内部冷却循环，其中气体冷却剂在冷却表面周围的区域冷却下来，从而在冷却表面上凝结，并滴入到液体冷却剂池中。在另一个优选实施例中，冷却剂储存器包括用于以恒定的预定压力储存冷却剂的气量计。使用用于储存冷却剂的气量计可以简化储存器和使储存器安全。由于气量计可以根据吸入到气量计中冷却剂的体积提高其储存体积，从而避免储存器爆炸的危险，而当高度压缩的介质储存在恒定体积的封闭储存器中时，这种危险经常存在。此外，与恒定体积储存器类似，当超过储存器内部冷却剂的一定量时，可以从储存器排出冷却剂。根据本专利技术另一个优选实施例，冷却剂储存器包括与用于吸收压缩的冷却剂的冷却腔流体连接的压力罐、流体连接地插入在冷却腔和压力罐之间用于压缩流出冷却腔的冷却剂的压缩器装置、和流体连接地插入在冷却腔和压力罐之间用于降低返回到冷却腔的冷却剂压力的减压装置。从而实现节约空间的冷却装置，因为冷却剂的压缩和储存在压力罐中使得大量冷却剂可以储存在相当小的空间内。可以如此压缩冷却剂，使得它达到液体状态，而且可以以液体状态储存，从而使大量冷却剂储存在与在气量计中的储存相比更小的空间内。由于冷却腔中的冷却剂通常是处于略高于大气压的压力下，而且压缩器装置压缩冷却剂使其压力刚好高于冷却腔中冷却剂的压力，因此必须在冷却剂传送回冷却腔之前就减小其压力。用于实现这种压力减小的减压装置可以是例如阀门或者节流阀。在本专利技术的另一个优选实施例中，冷却剂储存器用于容纳气体状态的冷却剂。当需要安全和成本低的储存器时本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种冷却装置，用于冷却ＭＲ设备中的超导线圈组件，该冷却装置包括：用于容纳与超导线圈组件热接触的冷却剂的冷却腔，用于冷却该冷却剂的致冷器，其特征在于它包括与冷却腔流体连接的冷却剂储存器，该冷却剂储存器用于当冷却腔中的至少一部分冷却剂超过第一预定温度时从冷却腔吸收冷却剂，并且当冷却腔中的至少一部分冷却剂保持低于或者等于第二预定温度时冷却剂返回到冷却腔。

【技术特征摘要】
EP 2002-10-16 02079272.71.一种冷却装置，用于冷却MR设备中的超导线圈组件，该冷却装置包括用于容纳与超导线圈组件热接触的冷却剂的冷却腔，用于冷却该冷却剂的致冷器，其特征在于它包括与冷却腔流体连接的冷却剂储存器，该冷却剂储存器用于当冷却腔中的至少一部分冷却剂超过第一预定温度时从冷却腔吸收冷却剂，并且当冷却腔中的至少一部分冷却剂保持低于或者等于第二预定温度时冷却剂返回到冷却腔。2.根据权利要求1的冷却装置，其中该冷却腔用于容纳液体和气体状态的冷却剂，而且该流体连接被连接到用于容纳气体冷却剂的一部分冷却腔。3.根据权利要求1的冷却装置，其中该致冷器具有足以补偿在规则状态下传送给冷却腔的热的冷却功率，从而实现零煮沸运行。4.根据权利要求1的冷却装置，包括用于通过由冷却腔中冷却剂的压力获得的信号来控制冷却剂的吸收和返回的装置。5.根据权利要求1或2的冷却装置，其中该致冷器包括与冷却剂热接触的冷却表面，该冷却表面延伸到冷却腔内，尤其延伸到冷却腔用于容纳气体冷却剂的部分内。6.根据权利要求1的冷却装置，其中该冷却剂储存器包括用于以恒定的预定压力储存冷却剂的气量计。7.根据权利要求1的冷却装置，其中该冷却剂储存器包括与冷却腔流体连接的用于吸收压缩的冷却剂的压力罐，流体连接地插入在冷却...

【专利技术属性】
技术研发人员：JA奥韦维格，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[]