製冷劑氣體排放系統、超導磁體裝置及其服務塔的製作方法

2023-05-09 13:02:06

製冷劑氣體排放系統、超導磁體裝置及其服務塔的製作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種製冷劑氣體排放系統、超導磁體裝置及超導磁體裝置的服務塔，所述製冷劑氣體排放系統包括：容器(3)，其存儲有液態製冷劑，且具有排氣埠(4)；排氣管路，其與容器的排氣埠連接，排出液態製冷劑氣化後產生的製冷劑氣體，排氣管路包括使製冷劑氣體流入的第一排氣管路(5)和使製冷劑氣體流出的第二排氣管路(11)，且在第一排氣管路和第二排氣管路之間設有過渡容器(6)，在過渡容器內設有連接管路(10)，第一排氣管路與第二排氣管路通過連接管路連通。通過連接管路抑制來自低溫端的製冷劑氣體在高溫端的過渡容器內發生膨脹，從而抑制製冷劑氣體在過渡容器內形成紊流，降低超導磁體裝置的設計壓力，實現成本的降低。
【專利說明】製冷劑氣體排放系統、超導磁體裝置及其服務塔

【技術領域】
[0001]本發明涉及一種製冷劑氣體排放系統、超導磁體裝置及超導磁體裝置的服務塔。

【背景技術】
[0002]高磁場的超導MRI在成像診斷方面具有許多優點，所述成像診斷是用以提高人們健康的非常有前景的技術。然而，在臨床日常使用中，超導MRI硬體的高成本變成其大眾化的主要阻礙。
[0003]由於超導磁體對超低溫條件的依賴性，因此總是以高成本建立超導磁體。由於常規的低溫超導磁體需要浸在製冷劑(液氦)中，因此，超導磁體在勵磁或工作過程中一旦失超，磁體中的儲能立即以焦耳熱的形式放出，使磁體的溫度上升，引起液氦急劇氣化，因此容納磁體的容器(氦容器)變成壓力容器。失超發生之後，需要抑制因液氦氣化而產生的低溫容器內的壓力上升，故而將氣化後產生的氦氣快速排到真空容器外成為一個問題。通常，需要在超導磁體裝置上設置供氣化後的製冷劑排出的製冷劑氣體排放系統，以便排出氣化後的製冷劑。
[0004]另一方面，超導磁體裝置的設計壓力決定氦容器所應具有的厚度，並且因此決定整個超導磁體裝置的總質量和成本。因此，如果製冷劑氣體排放系統不能使氣化後的製冷劑氣體順暢地排出，則有可能導致超導磁體裝置的設計壓力提高，從而增加氦容器的厚度及重量，進而導致超導磁體裝置的成本上升。


【發明內容】

[0005]鑑於上述問題，本實用新型目的在於提供一種低成本且能夠以簡單的構造順暢地排出失超所產生的製冷劑氣體的製冷劑氣體排放系統及超導磁體裝置以及超導磁體裝置的服務塔。
[0006]本實用新型的一個實施方式為一種製冷劑氣體排放系統，其包括:一容器，其用於存儲液態製冷劑，且具有排氣埠 ；一排氣管路，其與所述容器的排氣埠連接，排出所述液態製冷劑氣化後產生的製冷劑氣體，所述排氣管路包括使所述製冷劑氣體流入的第一排氣管路和使所述製冷劑氣體流出的第二排氣管路，且在所述第一排氣管路和所述第二排氣管路之間設有一過渡容器，在所述過渡容器內設有連接管路，所述第一排氣管路與所述第二排氣管路通過所述連接管路連通。
[0007]根據本實用新型的製冷劑氣體排放系統，通過所述連接管路抑制來自低溫端的製冷劑氣體在高溫端的過渡容器內發生膨脹，從而抑制製冷劑氣體在過渡容器內形成紊流，從而降低製冷劑氣體排放系統的設計壓力，實現成本的降低。
[0008]此外，在上述製冷劑氣體排放系統中，優選所述過渡容器具有進氣口和出氣口，所述第一排氣管路的一端與所述容器的排氣埠連接，所述第一排氣管路的另一端與所述過渡容器的進氣口連接，所述第二排氣管路的一端與所述過渡容器的出氣口連接，並從所述第二排氣管路的另一端將製冷劑氣體向外部環境排出，所述連接管路使所述第一排氣管路的另一端與所述第二排氣管路的一端連通。
[0009]此外，在上述製冷劑氣體排放系統中，優選所述連接管路固定地或者能夠拆裝地安裝在所述過渡容器內。
[0010]此外，在上述製冷劑氣體排放系統中，優選所述過渡容器與所述容器相比設置在高溫端。
[0011]本實用新型的一個實施方式還提供一種超導磁體裝置，其具備:一超導磁體；上述任一項所述的製冷劑氣體排放系統，所述超導磁體浸潰在所述容器的液態製冷劑中。
[0012]根據本實用新型的超導磁體裝置，通過連接管路抑制來自低溫端的製冷劑氣體在高溫端的服務塔內發生膨脹，從而抑制製冷劑氣體在服務塔內形成紊流，從而降低超導磁體裝置的設計壓力，實現成本的降低。
[0013]此外，在上述超導磁體裝置中，優選所述過渡容器為超導磁體裝置的服務塔，所述服務塔具有用於連接引線的接口，且所述弓I線用於連接所述超導磁體與外部控制設備或診斷設備。
[0014]此外，在上述超導磁體裝置中，優選在所述連接管路上開設有供所述引線穿過的開口。
[0015]此外，本發明的一個實施方式還提供一種超導磁體裝置的服務塔，其具有失超氣體的進氣口和出氣口，在所述服務塔內設有連接管路，且所述連接管路連接所述進氣口和出氣口。
[0016]根據本實用新型的超導磁體裝置的服務塔，通過連接管路抑制來自低溫端的製冷劑氣體在高溫端的服務塔內發生膨脹，從而抑制製冷劑氣體在服務塔內形成紊流，從而降低超導磁體裝置的設計壓力，實現成本的降低。
[0017]此外，上述超導磁體裝置的服務塔中，優選所述連接管路固定地或者能夠拆裝地安裝在所述服務塔內。
[0018]此外，上述超導磁體裝置的服務塔中，優選在所述連接管路上開設有供引線穿過的開口，且所述引線用於連接超導磁體與外部控制設備或診斷設備。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]下面將通過參照附圖詳細描述本發明的優選實施例，使本領域的普通技術人員更清楚本發明的上述及其它特徵和優點，附圖中:
[0020]圖1為本實用新型的第一實施例所涉及的應用於超導磁體裝置中的製冷劑氣體排放系統的結構圖。
[0021]圖2為本實用新型的第二實施例所涉及的應用於超導磁體裝置中的製冷劑氣體排放系統的結構圖。
[0022]其中，附圖標記如下:
[0023]I超導磁體裝置；2超導磁體；100、200製冷劑氣體排放系統；3容器；4排氣埠 ；5頸管(第一排氣管路)；6服務塔(過渡容器)；7進氣口 ；8出氣口 ；9洩壓裝置；10連接導管(連接管路)；11排氣導管(第二排氣管路)；12電氣設備接口 ；13開口 ；14引線；5』輔助頸管(第一排氣管路)；7』輔助進氣口 ；8』輔助出氣口 ；9』輔助洩壓裝置；10』輔助連接導管；11』輔助排氣導管。

【具體實施方式】
[0024]為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面參照附圖對本實用新型涉及的製冷劑氣體排放系統的【具體實施方式】進行說明。在下面實施例中，例示了將本實用新型涉及的製冷劑氣體排放系統應用於超導磁體的失超保護裝置時的情況，但本領域技術人員同樣能夠知曉，本實用新型涉及的製冷劑氣體排放系統同樣能夠應用於其它需要對低溫製冷劑進行排放的裝置中。
[0025](第一實施例)
[0026]圖1例示了一種應用了本實用新型的第一實施例的製冷劑氣體排放系統的超導磁體裝置1，該超導磁體裝置具備:超導磁體2及製冷劑氣體排放系統100，所述製冷劑氣體排放系統100包括:容器3，存儲有將超導磁體2冷卻至超導臨界溫度以下的製冷劑(例如液態氦或液態氮)，且該容器3具有排氣埠 4 ;頸管(第一排氣管路)5，其一端與容器的排氣埠 4連接；服務塔(過渡容器)6，其具有進氣口 7和出氣口 8，進氣口 7與頸管5的另一端連接；排氣導管(第二排氣管路)11，其一端與服務塔6的出氣口 8連接，另一端與外界環境連通，在排氣導管11上還設有一個洩壓裝置9 ;在服務塔6內設有一個可拆卸的連接導管(連接管路)10，該連接導管10的一端在服務塔6的進氣口 7與頸管5連通，另一端在服務塔6的出氣口 8與排氣導管11連通，亦即，連接導管10使頸管5與排氣導管11連通。
[0027]容器3為一個密閉容器，其中容納有超低溫的液態製冷劑，超導磁體2浸潰於液態製冷劑中，從而將超導磁體2冷卻至臨界溫度以下，保證超導磁體2處於超導狀態，圖中的超導磁體2為示意性的，其可以包括一個磁體支架和一個超導線圈(未圖示)。該製冷劑可以為液氦，其通常可以獲得低於4.2K的超低溫。容器3具有排氣埠 4，該排氣埠 4與頸管5連接，用於在超導磁體發生失超時排出氣態氦。容器3還具備對容器3進行冷卻的冷頭(未圖不)。
[0028]此外，通過服務塔6使頸管5與排氣導管11連接。該服務塔6通常處在室溫環境下，由於服務塔6與容器3直接相通，因此可以在服務塔6中設置各種用於測量氣體壓力、溫度等狀態的探測設備以及診斷設備例如失超探測器等(未圖示)，這相對於將這些設備直接設置於超低溫的容器3中要容易一些，便於安裝操作。因此，服務塔6設有電氣設備接口 12，從該電氣設備接口 12接出的引線14連接超導磁體2與外部的控制設備以及診斷設備。服務塔6還具有與頸管5連接的進氣口 7、和與排氣導管11連接的出氣口 8。
[0029]此外，在服務塔6內設有一個連接導管10，該連接導管10連接進氣口 7與出氣口8，且其內徑與頸管5和排氣導管11的內徑相同，從而連接導管10與頸管5及排氣導管11連通，進而頸管5及排氣導管11連通。此外，為了便於操作人員能夠在服務塔6內進行維護作業，服務塔6內需要確保有足夠的空間，因此，在本實施例中，連接導管10設為能夠從服務塔6拆裝。當然，在能夠確保足夠的操作空間的情況下，該連接導管10也可以與服務塔6固定而一體形成。該連接導管為平滑的彎管，該彎管的曲率被設計為可以引導理想的製冷劑氣體(失超氣體)流動狀態(即較少紊流)。連接導管可以用金屬或非金屬材料製成，即，不鏽鋼、鋁、PTFE等。連接導管被固定部件適當地裝配在服務塔6內。此外，在連接導管10上還設有開口 13，該開口 13供從電氣設備接口 12接出的引線穿過，且開口 13的大小與引線的直徑相匹配。當對服務塔6內的設備及引線進行維護等操作時，可以拆除連接導管10,而在操作完成之後,再重新裝配連接導管10。
[0030]排氣導管11連接在服務塔6的出氣口 8，且排氣導管11上設有一個允許製冷劑氣體向外界環境排出的洩壓裝置9，在本實施例中該洩壓裝置9可以是例如一種安全閥。當容器3中的壓力超過設定的壓力時，該洩壓裝置9處於打開狀態，當低溫容器3中的壓力比設定的壓力小時，該洩壓裝置9處於關閉狀態。這種設置可以避免低溫容器3中的壓力過大給磁體帶來損害，同時，也可以阻止外部空氣被吸入低溫容器3內給磁體帶來冰堵等不利的影響。此外，洩壓裝置9設置在連接導管10的製冷劑氣體流動的下遊側，洩壓裝置9的進氣管的尺寸與連接導管10的尺寸應匹配，以避免製冷劑氣體的突然膨脹。此外，洩壓裝置9並不限於安全閥，也可以是爆破膜等。
[0031]下面，對本實用新型的製冷劑氣體排放系統的工作方式及有益的技術效果進行說明。
[0032]如果超導磁體在勵磁或工作過程中發生失超，磁體中的儲能以焦耳熱的形式放出，引起液氦急劇氣化，氣化後的氦氣(即失超氣體)從排氣埠 4進入頸管5，進而通過進氣口 7進入到服務塔6內。由於該失超氣體的絕對溫度僅在5k左右，因此，當低溫的失超氣體進入到處於室溫環境的服務塔6時，如果服務塔6內未設置連接導管10，則低溫的氦氣會發生急劇的膨脹，使其流速加快，進而進入排氣導管11並衝破洩壓裝置9，在此過程中，服務塔6內會產生激烈的紊流，而這種紊流沿著整個製冷劑氣體排放系統引入額外的壓力阻抗。
[0033]而在本實用新型中，通過在服務塔6內設置用於連接頸管5與排氣導管11的連接導管10，從而連接導管10可以抑制低溫的氦氣在服務塔6內的快速膨脹，進而抑制紊流的產生，減小了紊流導致的壓力阻抗，從而整個超導磁體裝置的設計壓力要求得以減輕，進而減小容器3所要求的壁厚，降低整個超導磁體裝置的成本。此外，通過使連接導管10具有平滑的形狀，能夠進一步順暢地引導失超產生的製冷劑氣體，能夠進一步降低紊流的產生，進而進一步降低整個超導磁體裝置的成本。
[0034]進而，當製冷劑氣體排放系統內的失超氣體的壓力大於洩壓裝置9的預設的壓力閾值時，洩壓裝置9開啟，將失超氣體排放到超導磁體裝置的外部。
[0035](第二實施例)
[0036]圖2例示了本實用新型的第二實施例所涉及的製冷劑氣體排放系統200的超導磁體裝置，該製冷劑氣體排放系統200包括多個製冷劑氣體排放路徑(本實施例中例示了兩個獨立的失超氣體排放路徑)，下面僅就與第一實施例的不同點進行說明。
[0037]本實施例的製冷劑氣體排放系統200包括一個主製冷劑氣體排放系統100和一個輔助製冷劑氣體排放系統100』，其中，主製冷劑氣體排放系統100與本實用新型的第一實施例相同，在此省略說明，下面具體說明輔助製冷劑氣體排放系統100』。
[0038]輔助製冷劑氣體排放系統100』包括:與容器3連接的輔助頸管(第一排氣管路)5』，其一端與容器的排氣埠 4連接，另一端與服務塔6的輔助進氣口 7』連接；輔助排氣導管(第二排氣管路)11』，其一端與服務塔6的輔助出氣口 8，連接，另一端與外界環境連通，在排氣導管11』上還設有一個輔助洩壓裝置9』;在服務塔6內還設有一個可拆卸的輔助連接導管10』，該輔助連接導管10』的一端在服務塔6的進氣口 V與輔助頸管5』連通，另一端在服務塔6的輔助出氣口 8』與輔助排氣導管11』連通，亦即，輔助連接導管10』使輔助頸管5』與輔助排氣導管11』連通。
[0039]在上述實施例中，例示了連接導管10(或輔助連接導管10』 )的內徑與頸管5(或輔助頸管5』)和排氣導管11 (或輔助排氣導管11』)的內徑相同的情況，但是，他們的內徑也可以不同，只要能夠避免低溫氦氣在服務塔6內發生突然氣體膨脹即可。
[0040]此外，本實用新型所涉及的製冷劑氣體排放系統除了能夠適用於超導磁體裝置中，還能夠適用於其他需要製冷劑排放的系統或裝置中。
[0041]需要說明的是，在本說明書中，「一」並非僅限定為一個，也可以理解為多個，例如「一容器」也可理解為多個容器，這是本領域技術人員能夠理解並知曉的。
[0042]以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種製冷劑氣體排放系統，其特徵在於， 包括:一容器，其用於存儲液態製冷劑，且具有排氣埠 ； 一排氣管路，其與所述容器的排氣埠連接，排出所述液態製冷劑氣化後產生的製冷劑氣體， 所述排氣管路包括使所述製冷劑氣體流入的第一排氣管路和使所述製冷劑氣體流出的第二排氣管路，且在所述第一排氣管路和所述第二排氣管路之間設有一過渡容器， 在所述過渡容器內設有一連接管路，所述第一排氣管路與所述第二排氣管路通過所述連接管路連通。
2.根據權利要求1所述的製冷劑氣體排放系統，其特徵在於， 所述過渡容器具有進氣口和出氣口， 所述第一排氣管路的一端與所述容器的排氣埠連接，所述第一排氣管路的另一端與所述過渡容器的進氣口連接， 所述第二排氣管路的一端與所述過渡容器的出氣口連接，並從所述第二排氣管路的另一端將製冷劑氣體向外部環境排出， 所述連接管路使所述第一排氣管路的另一端與所述第二排氣管路的一端連通。
3.根據權利要求1或2所述的製冷劑氣體排放系統，其特徵在於， 所述連接管路固定地或者能夠拆裝地安裝在所述過渡容器內。
4.根據權利要求1或2所述的製冷劑氣體排放系統，其特徵在於， 所述過渡容器與所述容器相比設置在高溫端。
5.一種超導磁體裝置，其特徵在於，具備: 一超導磁體； 權利要求1?4中任一項所述的製冷劑氣體排放系統， 所述超導磁體浸潰在所述容器的液態製冷劑中。
6.根據權利要求5所述的超導磁體裝置，其特徵在於， 所述過渡容器為超導磁體裝置的服務塔，所述服務塔具有用於連接引線的接口，且所述引線用於連接所述超導磁體與外部控制設備或診斷設備。
7.根據權利要求5或6所述的超導磁體裝置，其特徵在於， 在所述連接管路上開設有供所述引線穿過的開口。
8.一種超導磁體裝置的服務塔，其特徵在於， 所述服務塔具有失超氣體的進氣口和出氣口， 在所述服務塔內設有連接管路，且所述連接管路連接所述進氣口和出氣口。
9.根據權利要求8所述的超導磁體裝置的服務塔，其特徵在於， 所述連接管路固定地或者能夠拆裝地安裝在所述服務塔內。
10.根據權利要求8或9所述的超導磁體裝置的服務塔，其特徵在於， 在所述連接管路上開設有供引線穿過的開口，且所述引線用於連接超導磁體與外部控制設備或診斷設備。
【文檔編號】F25B45/00GK203964483SQ201420420818
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年7月29日 優先權日:2014年7月29日
【發明者】楊磊, 吳俊釗, N·C·蒂格維爾, 派屈克·雷茨 申請人:西門子(深圳)磁共振有限公司