一種包含真空腔的超導(dǎo)磁體液氦容器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種超導(dǎo)磁體冷卻劑容器，尤其涉及一種包含真空腔的超導(dǎo)磁體液氦容器。
【背景技術(shù)】
[0002]自上世紀八十年代以來，超導(dǎo)技術(shù)已經(jīng)在醫(yī)療影像科學(xué)中得到了廣泛的應(yīng)用，其中最為成功的是超導(dǎo)磁共振成像技術(shù)及其設(shè)備，簡稱超導(dǎo)MR。超導(dǎo)磁體是這一醫(yī)療設(shè)備系統(tǒng)中最基礎(chǔ)和重要的組成部分之一，它可以在掃描區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生軸向的均勻磁場。產(chǎn)生這一磁場的線圈是由超導(dǎo)線材繞制而成，通常數(shù)個超導(dǎo)線圈按一定的尺寸和位置布置在一個封閉的低溫容器中，線圈之間通過特定的支撐方式來抵消彼此之間的電磁力，保持相對位置的穩(wěn)定性。金屬制成的低溫容器通過絕熱層、真空層、冷屏設(shè)置為與外界絕熱，容器內(nèi)注滿低溫冷卻劑，使得線圈溫度冷卻至超導(dǎo)線材的臨界溫度以下，達到超導(dǎo)狀態(tài)，再利用空壓機向容器內(nèi)輸入冷量使超導(dǎo)狀態(tài)得到長期保持。低溫冷卻劑通常為液氦，它起到“冷媒介”及“冷保持”的作用，是磁體能夠長期穩(wěn)定的在超導(dǎo)狀態(tài)下運行的關(guān)鍵。但由于氦氣是稀有氣體，不容易獲得，而且氦氣的沸點低至4.2k，難以液化，所以液氦的價格也十分昂貴，且國內(nèi)除了價格，還受到生產(chǎn)地域和技術(shù)的限制，液氦資源越來越成為我國低溫超導(dǎo)技術(shù)發(fā)展的“短板“。在此情況下，如何在保證磁體穩(wěn)定運行的同時減少液氦的用量，降低成本，成為超導(dǎo)磁體廠家和客戶越來越關(guān)心的問題。
[0003]由于超導(dǎo)MR磁體在實際應(yīng)用中受到軸向長度和線圈直徑大小的限制，及成像范圍和磁場分布的約束，低溫容器通常尺寸較大，有效容積可達2000L以上，在超導(dǎo)磁體可以滿場穩(wěn)定運行并控制液氦蒸發(fā)率的情況下，完全用液氦填充這一空間往往造成較大的浪費。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明旨在提供一種包含真空腔的超導(dǎo)磁體液氦容器，可在保證磁體安全及穩(wěn)定運行的情況下，減少液氦使用量，降低成本，有效控制液氦蒸發(fā)。
[0005]為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0006]本發(fā)明公開的一種包含真空腔的超導(dǎo)磁體液氦容器，包括液氦儲存罐、外層冷屏，所述液氦儲存罐設(shè)置在外層冷屏內(nèi)部，所述液氦儲存罐與外層冷屏之間設(shè)有真空層，所述液氦儲存罐內(nèi)部設(shè)有主線圈骨架、屏蔽線圈骨架和真空腔。
[0007]進一步的，所述液氦儲存罐兩端設(shè)有端板，所述端板為平法蘭或封頭。
[0008]進一步的，所述主線圈骨架上設(shè)有主線槽，供主線圈繞線，所述屏蔽線圈骨架上設(shè)有屏蔽線槽，供屏蔽線圈繞線。
[0009]進一步的，本發(fā)明還包括液氦蒸發(fā)控制裝置，所述液氦蒸發(fā)控制裝置設(shè)置在外層冷屏外壁上，并連接液氦儲存罐內(nèi)部。
[0010]進一步的，所述真空腔包括第一類真空腔和第二類真空腔，所述第一類真空腔橫截面為梯形、矩形或三角形，第二類真空腔橫截面為環(huán)形、條形或塊形，所述真空腔內(nèi)部抽真空或者填充氦氣、氮氣、空氣或其他氣體。
[0011 ] 進一步的，所述第一類真空腔上設(shè)有抽氣口，所述抽氣口連通第一類真空腔腔體和真空層。
[0012]進一步的，所述第一類真空腔為非獨立的密封腔體，焊接在液氦儲存罐內(nèi)壁，所述第二類真空腔為獨立的密封腔體，通過機械連接固定在液氦儲存罐內(nèi)，第一類真空腔和第二類真空腔至少一部分浸入液氦中。
[0013]優(yōu)選的，所述-第二類真空腔腔壁為金屬加強板、無縫管或波紋管，其結(jié)構(gòu)設(shè)置為可以抵御液氦儲存罐內(nèi)的最高氣壓與真空的氣壓差。
[0014]優(yōu)選的，所述第一類真空腔是由端板、屏蔽線圈骨架和金屬板焊接成的密封腔體，其結(jié)構(gòu)設(shè)置為可以抵御液氦儲存罐內(nèi)的最高氣壓與真空的氣壓差，且被設(shè)置為允許與真空層通過抽氣口相連通。
[0015]進一步的，所述第一類真空腔和第二類真空腔至少有一種設(shè)置在液氦儲存罐內(nèi)部，所述第一類真空腔或第二類真空腔至少有一個。
[0016]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0017]本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計合理，減小了液氦儲存空間，減少了液氦使用量，并且能有效控制液氦蒸發(fā)率，大大降低了成本。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明剖視圖；
[0019]圖中:1-液氦儲存罐、2-真空層、3-外層冷屏、4-主線圈骨架、5-主線槽、6_屏蔽線圈骨架、7-屏蔽線槽、8-第一類真空腔、9-抽氣口、10-第二類真空腔、11-端板、12-儲存罐外筒、13-液氦蒸發(fā)控制裝置、14-金屬板。
【具體實施方式】
[0020]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。
[0021]如圖1所示，本發(fā)明公開的一種包含真空腔的超導(dǎo)磁體液氦容器，包括液氦儲存罐1、外層冷屏3，液氦儲存罐I設(shè)置在外層冷屏3內(nèi)部，液氦儲存罐I與外層冷屏3之間設(shè)有真空層2，真空層2具有隔熱作用，阻止外界熱量通過外層冷屏3向液氦儲存罐I內(nèi)部傳遞；液氦儲存罐I內(nèi)部設(shè)有主線圈骨架4、屏蔽線圈骨架6和真空腔，主線圈骨架4上設(shè)有供主線圈繞線的主線槽5，屏蔽線圈骨架6上設(shè)有供屏蔽線圈繞線的屏蔽線槽7，儲存罐外筒12兩端焊接端板11，端板11為平法蘭或封頭，屏蔽線圈骨架6焊接在端板11內(nèi)側(cè)，主線圈骨架4位于液氦儲存罐I內(nèi)壁，真空腔設(shè)置在液氦儲存罐I內(nèi)部，填充液氦儲存罐I內(nèi)部空間，從而減少液氦用量，并且通過合理設(shè)置容積而不影響超導(dǎo)磁體的安全穩(wěn)定運行；夕卜層冷屏3外壁上還設(shè)有液氦蒸發(fā)控制裝置13，液氦蒸發(fā)控制裝置13連接液氦儲存罐1，通過實時監(jiān)控液氦儲存罐I內(nèi)部氣壓大小，將信號傳遞至外部電路，經(jīng)過判斷和指令，對冷量輸入大小進行調(diào)節(jié):當氣壓增大時，增大冷量的輸入，使蒸發(fā)的氦氣冷凝成液態(tài)；氣壓偏小時，減小冷量的輸入，使部分液氦蒸發(fā)以維持氣壓的平衡。這樣使得液氦儲存罐I內(nèi)部的液氦在氣態(tài)和液態(tài)兩者轉(zhuǎn)換而不損失，接近“零”蒸發(fā)，提高液氦利用率。
[0022]所述真空腔包括第一類真空腔8和第二類真空腔10，第一類真空腔8是由端板
11、屏蔽線圈骨架6和金屬板14焊接成的非獨立密封腔體，腔壁材料為無磁性金屬或合金，腔壁上焊接有抽氣口 9，一般情況下，抽氣口 9被設(shè)置為允許連通真空層2和第一類真空腔8腔體，在真空層2抽真空時同時把第一類真空腔8內(nèi)部也抽真空，當然，也可以預(yù)先把第一類真空腔8抽真空，或者填充氦氣、氮氣、空氣或其他氣體，然后封閉抽氣口 9。第一類真空腔8可按需要制成合適的形狀，其結(jié)構(gòu)設(shè)置為可以抵御液氦儲存罐I內(nèi)的最高氣壓與真空的氣壓差，橫截面可以是梯形、矩形或三角形。第二類真空腔10為獨立的密封腔體，使用標準的無縫管、方管、波紋管或者金屬板材焊接而成，材料為無磁性金屬或合金，內(nèi)部可以抽真空，也可以填充氦氣、氮氣、空氣或其他氣體然后密封，橫截面可以是環(huán)形、條形或塊形，通過機械連接固定在液氦儲存罐I內(nèi)。第一類真空腔8和第二類真空腔10至少有一種設(shè)置在液氦儲存罐I內(nèi)部，并且至少有一個，其所占用的液氦空間不影響超導(dǎo)磁體的安全穩(wěn)定運行。
[0023]當然，第一類真空腔8和第二類真空腔10既可以是連續(xù)的腔體，也可以是數(shù)個不連續(xù)的腔體。尤其是第二類真空腔10，優(yōu)選的形式為與液氦儲存罐I軸向平行放置的一個或數(shù)個管狀金屬件，內(nèi)部可以抽真空，也可以填充氦氣、氮氣、空氣或其他氣體。
[0024]本發(fā)明還可有其它多種實施例，在不背離本發(fā)明精神及其實質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種包含真空腔的超導(dǎo)磁體液氦容器，其特征在于:包括液氦儲存罐、外層冷屏，所述液氦儲存罐設(shè)置在外層冷屏內(nèi)部，所述液氦儲存罐與外層冷屏之間設(shè)有真空層，所述液氦儲存罐內(nèi)部設(shè)有主線圈骨架、屏蔽線圈骨架和真空腔。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種包含真空腔的超導(dǎo)磁體液氦容器，其特征在于:所述液氦儲存罐兩端設(shè)有端板，所述端板為平法蘭或封頭。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種包含真空腔的超導(dǎo)磁體液氦容器，其特征在于:所述主線圈骨架上設(shè)有主線槽，所述屏蔽線圈骨架上設(shè)有屏蔽線槽。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種包含真空腔的超導(dǎo)磁體液氦容器，其特征在于:還包括液氦蒸發(fā)控制裝置，所述液氦蒸發(fā)控制裝置設(shè)置在外層冷屏外壁上，并連接液氦儲存罐內(nèi)部。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種包含真空腔的超導(dǎo)磁體液氦容器，其特征在于:所述真空腔包括第一類真空腔和第二類真空腔，所述第一類真空腔橫截面為梯形、矩形或三角形，第二類真空腔橫截面為環(huán)形、條形或塊形，所述真空腔內(nèi)部抽真空或者填充氦氣、氮氣、空氣或其他氣體。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種包含真空腔的超導(dǎo)磁體液氦容器，其特征在于:所述第一類真空腔上設(shè)有抽氣口，所述抽氣口連通第一類真空腔腔體和真空層。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種包含真空腔的超導(dǎo)磁體液氦容器，其特征在于:所述第一類真空腔為非獨立的密封腔體，焊接在液氦儲存罐內(nèi)壁，所述第二類真空腔為獨立的密封腔體，通過機械連接固定在液氦儲存罐內(nèi)。8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種包含真空腔的超導(dǎo)磁體液氦容器，其特征在于:所述第二類真空腔腔壁為金屬加強板、無縫管或波紋管。9.根據(jù)權(quán)利要求1、2或5所述的一種包含真空腔的超導(dǎo)磁體液氦容器，其特征在于:所述第一類真空腔是由端板、屏蔽線圈骨架和金屬板焊接成的密封腔體。10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種包含真空腔的超導(dǎo)磁體液氦容器，其特征在于:所述第一類真空腔和第二類真空腔至少有一種設(shè)置在液氦儲存罐內(nèi)部，所述第一類真空腔或第二類真空腔至少有一個。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種包含真空腔的超導(dǎo)磁體液氦容器，包括液氦儲存罐、外層冷屏，所述液氦儲存罐設(shè)置在外層冷屏內(nèi)部，所述液氦儲存罐與外層冷屏之間設(shè)有真空層，所述液氦儲存罐內(nèi)部設(shè)有主線圈骨架、屏蔽線圈骨架和真空腔。本發(fā)明可保證磁體安全及穩(wěn)定運行，減少液氦使用量，降低成本，有效控制液氦蒸發(fā)。
【IPC分類】H01F6/04
【公開號】CN104900370
【申請?zhí)枴緾N201510374929
【發(fā)明人】賈敬朝, 趙正彪, 張濤
【申請人】奧泰醫(yī)療系統(tǒng)有限責(zé)任公司
【公開日】2015年9月9日
【申請日】2015年6月30日