用於磁共振成像系統超導磁體的懸掛部件的製作方法

2023-06-17 21:21:21

專利名稱：用於磁共振成像系統超導磁體的懸掛部件的製作方法
技術領域：
本發明涉及採用超導磁體的磁共振成像系統，具體涉及磁共振成像系統中用於連接外部真空容器和內部熱屏蔽層及液氦容器的懸掛部件。
背景技術：
超導磁體是高場磁共振醫療影像系統的關鍵部件之一，懸掛系統是連接外部真空容器和內部熱屏蔽層和液氦容器的部件。懸掛系統的絕熱性能影響到超導磁體的整體漏熱量，影響到超導磁體是否可以實現零液氦蒸發性能。懸掛系統的力學性能和疲勞壽命影響到磁體使用和運輸過程中的抗振性能以及安全的長途運輸裡程。根據現有公開的文獻和專利，在磁共振成像系統所用超導磁體中，懸掛系統主要使用三種材料高強度不鏽鋼、玻璃纖維加強複合材料和碳纖維加強複合材料。其傳統的結 構形式又分為兩種一種是杆狀結構，另外一種是環狀結構。針對玻璃纖維加強複合材料和碳纖維加強複合材料，則主要採用環狀形式，以方便繞制並儘量利用纖維絲的強度。中國實用新型專利ZL200820003843. 7公開了一種磁共振設備超導磁體熱屏蔽罩懸掛裝置，它包括一個包圍超導磁體的低溫容器，其中可容納用來冷卻所述超導磁體的冷卻劑；一個包圍低溫容器的熱屏蔽罩，該熱屏蔽罩包括熱屏蔽罩外筒和熱屏蔽罩內筒；一個包圍熱屏蔽罩的真空套筒，該真空套筒包括真空外筒和真空內筒；和兩組用於固定被連接部件的懸掛部件，包括第一組懸掛部件和第二組懸掛部件，第一組懸掛部件連接真空外筒與低溫容器，第二組懸掛部件連接熱屏蔽罩外筒與低溫容器。懸掛部件可以由強度增強型的材料製備，比如碳纖維增強聚合物(CFRP)、玻璃纖維聚合物(GRP)或奧氏體不鏽鋼。該專利僅披露了懸掛部件與真空套筒、熱屏蔽罩和低溫容器之間的連接關係，但並沒有披露懸掛部件本身的結構。圖I、圖2所示是一種現有的磁共振超導磁體懸掛部件的結構形式，其中懸掛環4使用玻璃纖維或碳纖維繞制而成，纖維絲和纖維絲之間使用環氧等材料緊密粘接並固化形成複合材料。懸掛環4的兩端分別懸掛在金屬製成的懸掛基座3上，兩個懸掛基座3分別通過螺柱2與連接板I相連接。懸掛環4兩端的連接結構基本是相同的，只是一端的連接板I用於連接磁體的外部真空結構，另一端幾乎同樣的連接板用於連接熱屏蔽層或液氦容器。連接板I使用金屬材料製造，一般由奧氏體不鏽鋼製成。在該現有技術中，懸掛環4的截面是正方形或長方形的，而方形截面的尖角處存在應力集中的現象，特別是當兩端的懸掛基座3安裝存在一定誤差,兩部件的中心線存在微小角度時,懸掛環4上會出現極大的局部應力，這樣會影響懸掛環4的抗拉能力和使用壽命。

發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種改進的磁體懸掛部件，可以避免懸掛環上的應力集中現象，以克服現有技術的上述缺陷。為了解決上述技術問題，本發明採用如下技術方案一種用於磁共振成像系統超導磁體的懸掛部件，包括一懸掛環，懸掛環的兩端分別掛在懸掛基座上，所述懸掛環在兩個懸掛基座之間形成兩條直線段，兩個懸掛基座各與連接板相連接，所述懸掛環的橫截面由一條直線和一條圓滑曲線圍成，所述圓滑曲線一側與懸掛基座相接觸。優選地，所述懸掛環的橫截面為半圓形或半橢圓形。優選地，所述懸掛基座為滾輪形，所述懸掛環掛在懸掛基座的輪緣上，沿懸掛基座的軸線穿設一根螺柱，所述連接板固定在所述螺柱上。進一步地，沿所述懸掛基座的輪緣設有一道環形的凹槽，所述懸掛環位於該凹槽內，所述凹槽的截面形狀也為圓滑曲線並與所述懸掛環的橫截面相適配。優選地，所述懸掛環的兩條直線段之間連接有橫向固定卡箍。
進一步地，所述橫向固定卡箍由上、下兩半扣合而成，兩半之間通過螺栓可拆卸連接，橫向固定卡箍的兩端設有容納所述懸掛環的槽孔。優選地，所述懸掛環由碳纖維加強複合材料或玻璃纖維加強複合材料製成。進一步地，所述橫向固定卡箍採用與懸掛環相同的纖維材料橫向繞制在所述懸掛環的兩條直線段之間，並粘接固定成型。與現有技術相比，本發明具有顯著的有益效果I、本發明中懸掛環的橫截面經過優化設計，由一條直線和一條圓滑曲線圍成，以儘量減小截面內的應力集中。特別是當兩端的懸掛基座安裝存在一定誤差，軸線不完全平行時，這種橫截面的懸掛環可以避免出現極大的局部應力，有利於提高懸掛環在誤差裝配環境中的抗拉能力，也可以提高其在振動狀態下的使用性能。本發明可以在不增加磁體漏熱的條件下，增加磁體懸掛部件的穩定性，延長磁體懸掛部件的使用壽命，從而提高整個超導磁體以及磁共振成像系統的低溫和抗振等性能。進一步地，本發明在增加橫向固定卡箍後，可以將懸掛環的兩邊固定住，在磁體振動過程中，可以限制懸掛環單邊的橫向位移，減小懸掛環根部(直線段的兩端部)的力矩和單邊撓度變化範圍，從而延長其疲勞壽命。


下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步詳細說明。圖I是現有的一種磁共振超導磁體懸掛部件的結構示意圖。圖2是圖I中A-A處的的剖視圖。圖3是本發明一種磁共振超導磁體懸掛部件的結構示意圖。圖4是圖3中B-B處的的剖視圖。
具體實施例方式如圖3、圖4所示，本發明一種用於磁共振成像系統超導磁體的懸掛部件，包括一懸掛環4,懸掛環4的兩端分別掛在懸掛基座3上,懸掛環4在兩個懸掛基座3之間形成兩條直線段41、42，兩個懸掛基座3各與連接板I相連接。其中，懸掛環4的橫截面是由一條直線和一條圓滑曲線圍成的，圓滑曲線所在的一側與懸掛基座3相接觸，這種截面有利於減小原來方形截面尖角處的應力。在本發明的一個優選實施例中，懸掛環4的橫截面為半圓形或半橢圓形,其圓弧面位於內側，與懸掛基座3相接觸。懸掛基座3為滾輪形，沿懸掛基座3的輪緣設有一道環形的凹槽31，所述懸掛環4就掛在該凹槽31內，凹槽31的截面形狀與懸掛環4的橫截面相適配，也是半圓形或半橢圓形。特別是當兩端的懸掛基座3安裝存在一定誤差，兩懸掛基座3的中心線不是完全平行，存有微小角度時，這種半圓或半橢圓截面的懸掛環可以避免出現極大的局部應力，有利於提高懸掛環在誤差裝配環境中的抗拉能力，也可以延長懸掛環在振動狀態下的使用壽命。沿懸掛基座3的軸線穿設一根螺柱2，所述連接板I固定在螺柱2上。懸掛環4兩端的連接結構基本是相同的，只是一端的連接板用於連接磁體的外部真空結構，另一端幾乎同樣的連接板用於連接熱屏蔽層或液氦容器。在本發明的一個優選實施例中，懸掛環的兩條直線段41、42之間連接有橫向固定卡箍5。橫向固定卡箍5可以使用與懸掛環4相同的材料製作，或者使用與懸掛環4的低溫熱收縮係數相近的材料製作，這樣在低溫環境中可以減小懸掛環4的內應力，以提高其性能。橫向固定卡箍5將懸掛環兩邊的直線段41、42固定住，主要作用是在磁體處于振動狀態時提高懸掛環4的使用性能。磁體一般由兩種振動狀態需要經歷，一是運輸過程，另一種 是當磁共振系統運行時，由於梯度系統的工作，會使整個系統發生微小振動。橫向固定卡箍5的作用是在振動過程中，限制懸掛環兩條直線段41、42的橫向位移，可以減小懸掛環根部(也就是兩條直線段41、42的端部)的力矩和單邊撓度的變化範圍，從而延長其疲勞壽命。橫向固定卡箍5可以由上、下兩半扣合而成，兩半之間通過螺栓可拆卸連接，橫向固定卡箍5的兩端設有容納懸掛環4的槽孔，以容許懸掛環的兩條直線段41、42從中穿過。在本發明的一個優選實施例中，懸掛環4由碳纖維加強複合材料或玻璃纖維加強複合材料製成。也就是說，懸掛環4由玻璃纖維或碳纖維繞製成環狀，纖維和纖維之間使用環氧等材料緊密粘接固化形成複合材料，橫向固定卡箍5可以採用上述分體式結構，以方便裝配和拆卸。橫向固定卡箍5也可以採用與懸掛環4相同的纖維材料橫向繞制在懸掛環的兩條直線段41、42之間，並粘接固定成型，不能單獨拆卸。
權利要求
1.ー種用於磁共振成像系統超導磁體的懸掛部件，包括一懸掛環(4)，懸掛環(4)的兩端分別掛在懸掛基座(3)上，所述懸掛環(4)在兩個懸掛基座(3)之間形成兩條直線段(41，42)，兩個懸掛基座(3)各與連接板(I)相連接，其特徵是，所述懸掛環(4)的橫截面由一條直線和一條圓滑曲線圍成，所述圓滑曲線ー側與懸掛基座(3)相接觸。
2.根據權利要求I所述的懸掛部件，其特徵是，所述懸掛環(4)的橫截面為半圓形或半橢圓形。
3.根據權利要求I所述的懸掛部件，其特徵是，所述懸掛基座(3)為滾輪形，所述懸掛環(4)掛在懸掛基座(3)的輪緣上，沿懸掛基座(3)的軸線穿設ー根螺柱(2)，所述連接板(I)固定在所述螺柱(2)上。
4.根據權利要求3所述的懸掛部件，其特徵是，沿所述懸掛基座(3)的輪緣設有一道環形的凹槽(31)，所述懸掛環(4)位於該凹槽(31)內，所述凹槽(31)的截面形狀也為圓滑曲線並與所述懸掛環(4)的橫截面相適配。
5.根據權利要求I所述的懸掛部件，其特徵是，所述懸掛環的兩條直線段(41，42)之間連接有橫向固定卡箍(5)。
6.根據權利要求5所述的懸掛部件，其特徵是，所述橫向固定卡箍(5)由上、下兩半扣合而成，兩半之間通過螺栓可拆卸連接，橫向固定卡箍(5)的兩端設有容納所述懸掛環(4)的槽孔。
7.根據權利要求I所述的懸掛部件，其特徵是，所述懸掛環(4)由碳纖維加強複合材料或玻璃纖維加強複合材料製成。
8.根據權利要求7所述的懸掛部件，其特徵是，所述橫向固定卡箍(5)採用與懸掛環(4)相同的纖維材料橫向繞制在所述懸掛環的兩條直線段(41，42)之間，並粘接固定成型。
全文摘要
本發明公開了一種用於磁共振成像系統超導磁體的懸掛部件，包括一懸掛環，懸掛環的兩端分別掛在懸掛基座上，所述懸掛環在兩個懸掛基座之間形成兩條直線段，兩個懸掛基座各與連接板相連接，所述懸掛環的橫截面由一條直線和一條圓滑曲線圍成，所述圓滑曲線一側與懸掛基座相接觸。優選地，所述懸掛環的兩條直線段之間連接有橫向固定卡箍。本發明中懸掛環的橫截面經過優化設計，以儘量減小截面內的應力集中。有利於提高懸掛環在誤差裝配環境中的抗拉能力，也可以提高其在振動狀態下的使用性能。在增加橫向固定卡箍後，在磁體振動過程中，可以限制懸掛環單邊的橫向位移，減小懸掛環根部的力矩和單邊撓度變化範圍，從而延長其疲勞壽命。
文檔編號G01R33/28GK102778660SQ201110121678
公開日2012年11月14日 申請日期2011年5月12日 優先權日2011年5月12日
發明者張強 申請人:上海聯影醫療科技有限公司