專利名稱：用于超導(dǎo)磁體裝置的可重復(fù)利用的壓力容器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于超導(dǎo)^茲體裝置(arrangement)的可重復(fù)利用的壓力 容器以及制造這種容器的方法。雖然不是排他地，但具體地涉及用在 磁共振成像(MRI)系統(tǒng)中的壓力容器。
背景技術(shù)：
眾所周知，為了完全地測試用于磁共振成像系統(tǒng)中的超導(dǎo)磁體， 就操作方面而言，需要把超導(dǎo)磁體密封在一個(gè)提供與室溫?zé)岣綦x的低 溫保持器內(nèi)，該低溫保持器包括通常稱為外真空室(OVC)的真空壓力合奮。
理想地，如果測試成功，則該OVC以及其包含的低溫冷卻的超
導(dǎo)磁體組件可適合于其預(yù)期使用的MRI系統(tǒng)。然而，如果測試不成功， 就不得不打開真空室以便提供通道來便于磁體組件的修復(fù)或返修。
圖1示出了容納超導(dǎo)磁體和包括OVC 12的傳統(tǒng)低溫保持器的橫 截面。冷卻的超導(dǎo)^f茲體10位于致冷劑容器7內(nèi)，部分地浸泡在液體 致冷劑9中。磁體通過懸掛構(gòu)件(未示出)相對于致冷劑容器保持就位。 該致冷劑容器7自身通過懸掛構(gòu)件15保持在外真空室(0VC)12內(nèi)， 該懸掛構(gòu)件15連接在分別位于致冷劑容器7的外表面上和OVC7的 內(nèi)表面上的連接點(diǎn)之間。在致冷劑容器7和外真空室12之間的真空 空間內(nèi)設(shè)有一個(gè)或多個(gè)熱輻射防護(hù)罩1 。懸掛構(gòu)件15通過為此目的而 在熱輻射防護(hù)罩上形成的孔。熱輻射防護(hù)罩1通過另外的懸掛構(gòu)件(未 示出)相對于致冷劑容器7和OVC 12保持就位。典型地，在熱輻射防 護(hù)罩1和OVC 12之間提供了多個(gè)由MYLAR⑧鋁化聚酯薄膜和絕緣 網(wǎng)組成的層6。為了清晰，在圖1中僅部分地示出了這些層。熱輻射 防護(hù)罩1和層6使通過輻射從OVC 12傳遞到致冷劑容器7的熱量最
4小化。OVC 12和致冷劑容器7之間的容積被抽空以4吏通過對流/人 OVC傳遞到該致冷劑容器的熱量最小化。
在一些已知的裝置中，致冷器17安裝在致冷器襯墊16內(nèi)，該襯 墊16置于為此目的而設(shè)置的朝向低溫保持器側(cè)的塔18內(nèi)。備選地， 致冷器可位于入口塔19內(nèi)，該入口塔19保持安裝在低溫保持器頂部 的入口頸(通風(fēng)管)22。在一些裝置中通過將致冷劑氣體再凝結(jié)成液體， 該致冷器提供主動致冷以冷卻致冷劑容器7內(nèi)的致冷劑氣體。致冷器 17也可用來通過熱連接8以冷卻輻射防護(hù)罩1。
提供了例如電連接的到磁體的其它組件，但為了清晰并且也因?yàn)?它們在本發(fā)明中未起作用，所以并未圖示。
在備選裝置中，未使用大量的液體致冷劑，并且也不需要存在冷 卻劑容器7。然而，仍提供了 OVC 12，并且本發(fā)明可應(yīng)用于這種裝置。
在本說明書中，用語"磁體裝置"可認(rèn)為是至少包括磁體10、熱 輻射防護(hù)罩1、任何致冷劑容器7和液體致冷劑9、任何固體絕緣體6 以及未圖示但容納在OVC 12內(nèi)的組件。
按照慣例，OVC 12由金屬材料制成，通常是通過焊接將磁體裝 置密封在OVC里。打開這種OVC需要切割焊縫或OVC主體的另一 部分。由于這種操作從OVC主體移除了材料，原始的OVC—般不能 再使用，盡管至少部分金屬材料可以被回收，并且不會因此而造成重 大的例如關(guān)于廢渣埋填方面的處置問題，但總體上而言該操作是浪費(fèi) 原料且是相當(dāng)昂貴的。在后一方面，應(yīng)了解到在金屬OVC組件里投 入的時(shí)間和成本是相當(dāng)大的，需要技術(shù)熟練且有資質(zhì)的勞動力花費(fèi)若 干個(gè)小時(shí)。
因而，已經(jīng)有人提議使用纖維增強(qiáng)型復(fù)合熱固性塑料材料制造
ovc外殼。這樣的ovc不需要焊接。然而，如此制造的ovc和它 們的金屬對應(yīng)物一樣，在測試顯示要求進(jìn)行磁體修補(bǔ)時(shí)，需要被切開， 因此情況并未得到改善。此外，已被切開的ovc不能重復(fù)使用，因 而報(bào)廢的ovc必須被處理掉。纖維增強(qiáng)型熱固性塑料材料一般是不可回收的，然而，將這樣的材料送到廢渣埋填站進(jìn)行處理正變得越來 越令人無法接受，并且其代價(jià)也相當(dāng)昂貴。
還應(yīng)當(dāng)了解的是，不管包含在熱固性塑料所制成的OVC內(nèi)的磁 體系統(tǒng)是否需要在測試之后進(jìn)行返修，在產(chǎn)品使用壽命的末期仍然會
出現(xiàn)可接受地處理OVC的問題。
因而需要用于超導(dǎo)磁體裝置的改良的可拆卸壓力容器，以及制 造、打開和重新封閉此種容器的改良的方法，本發(fā)明的目標(biāo)是解決這 些需求。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了 一種用來包含超導(dǎo)》茲體裝置的可 重復(fù)利用的壓力容器。該壓力容器的至少第一和第二分離部分由纖維 增強(qiáng)的熱塑性材料制成。所述第一和第二部分包括相向的端面，該端
面適合于熔融結(jié)合在一起以形成封閉所述容器的接頭(union)，從而所 述容器可通過應(yīng)用熱和切削工具而打開，并通過重新應(yīng)用熔融結(jié)合而 將該容器重新封閉。因而該壓力容器的部分可通過可逆的熔融結(jié)合而 輕易地緊固在一起，從而允許打開容器以便提供到封閉在其內(nèi)的超導(dǎo) 磁體組件的通道，并提供對該超導(dǎo)磁體組件的重新封閉。
容器的打開優(yōu)選地以沒有材料損失的方式執(zhí)行。例如，可使用諸 如金屬絲或刀片的熱切削工具來通過將軟化的纖維增強(qiáng)型熱塑性材 料從切削路徑中移除來切開容器。熱和工具可以快速的連續(xù)性而分開 使用。在一些優(yōu)選實(shí)施例中，用來再封閉容器的熔融結(jié)合方法包括用 來實(shí)現(xiàn)原始結(jié)合的同樣方法的重新應(yīng)用。在其它實(shí)施例中，來自于用 于原始結(jié)合的不同的熔融結(jié)合方法可用于再封閉。
優(yōu)選地是，所使用的熔融結(jié)合方法選自包括如下方法的組熱工 具焊接；紅外線焊接；激光焊接；旋轉(zhuǎn)焊接；超聲波焊接；振動焊接 和電阻焊接。
優(yōu)選地是，熱塑性材料包括聚丙烯或聚乙烯。
6在一些優(yōu)選實(shí)施例中，至少壓力容器的外殼完全由所述增強(qiáng)型熱 塑性材料形成。
因此本發(fā)明提供了可重新密封的壓力容器，其被打開以允許對測 試期間失效的磁體進(jìn)行修復(fù)。而且，由纖維增強(qiáng)型熱塑性材料構(gòu)造的 壓力容器可在產(chǎn)品壽命周期結(jié)束時(shí)使用標(biāo)準(zhǔn)的塑料回收方法回收。這 種方法的一個(gè)示例包括移除任何金屬插入物，接著將剩余的纖維和塑 料材料磨碎，然后切碎成小塊送入制粒機(jī)，最后產(chǎn)生可用作標(biāo)準(zhǔn)擠壓 /壓縮模具設(shè)備原料的小顆粒。
根據(jù)本發(fā)明的另 一方面，提供了 一種制造用來包含超導(dǎo)磁體裝置 的壓力容器的方法，該壓力容器可連續(xù)地打開和重新封閉，該方法包
括如下步驟
用纖維增強(qiáng)型熱塑性材料制造容器的第 一和第二分離部分；所述 第一和第二部分包括適于以裝配關(guān)系鄰接的相向端面；
將所述鄰接端面熔融結(jié)合以形成封閉所述容器的接頭； 通過應(yīng)用熱和切削工具打開容器；以及 重新應(yīng)用熱粘合以重新封閉所述容器。


為了清楚地理解使本發(fā)明并容易實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，現(xiàn)在將參考附圖且
僅以非限制性的示例對本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例進(jìn)行描述，其中 圖1示出了包含致冷冷卻^t體的傳統(tǒng)低溫保持器的橫斷面； 圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的低溫保持器的透視圖； 圖3A和圖3B示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于形成如圖2所示
低溫保持器的OVC的材料的示意性橫斷面；以及
圖4A-4C示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的本發(fā)明的OVC的第一和
第二部分的示意性橫斷面，該第一和第二部分具有適于熔融結(jié)合的相
向端面。
具體實(shí)施例方式
根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的一個(gè)示例，包含ovc的可重復(fù)利用的壓
力容器包括兩個(gè)大體上對稱的外殼部分，兩個(gè)外殼部分實(shí)質(zhì)上由纖維 增強(qiáng)型熱塑性材料制成。實(shí)質(zhì)上，這兩個(gè)部分各自形成ovc的一半， 并且它們形成有同樣的端面，這些端面設(shè)計(jì)成彼此精確匹配，并當(dāng)
ovc封閉時(shí)放置成鄰接關(guān)系。
ovc典型地形成有或包含與超導(dǎo)磁體裝置的保持和操作相關(guān)的
內(nèi)部配件。
一旦封閉，這些端面熔融結(jié)合在一起以形成封閉ovc的接頭， ovc然后可以經(jīng)受以通常方式進(jìn)^f亍的測試，乂人而確定容納在ovc內(nèi) 的磁體組件的功能和操作狀態(tài)以及其它內(nèi)容。
圖2示出了本發(fā)明的這樣一個(gè)實(shí)施例的示意性透^L圖。如圖2所 示，OVC 12典型地為具有兩個(gè)環(huán)形端面3、內(nèi)圓筒4和外圓筒5的大 體上圓柱狀的環(huán)形結(jié)構(gòu)，其中僅一個(gè)端面是可見的。OVC形成有兩個(gè) 大體上相同的部分，在此示例中，各個(gè)部分包括端面3, —半內(nèi)圓筒 4和一半外圓筒5。該兩半在繞內(nèi)圓筒4和外圓筒5延伸的接縫20處 連接。提供有容納非圓柱形特征(例如致冷器17和通風(fēng)管22)的特征。 將提供特征以確保OVC可穩(wěn)定地置于支撐表面上。這些特征可按尺 碼形成(feet form)為OVC的兩半的部分，或可為單獨(dú)的部分。
接縫20為兩個(gè)兩半的相向端面會合的地方。在該接縫處，應(yīng)用 熱熔融結(jié)合法以將相向端面熔合在一起以形成接頭并完成OVC。
用來形成接頭的熱熔融結(jié)合方法是可逆并可重復(fù)的。因而，根據(jù) 本發(fā)明的原理特征，可打開和再封閉OVC。例如，可通過向該容器應(yīng) 用熱和切削工具例如加熱的刀片或加熱的切割金屬線來打開容器。備 選地，在馬上應(yīng)用切削工具之前可單獨(dú)應(yīng)用熱。然后可通過重新應(yīng)用 熔融結(jié)合來再封閉容器。這種壓力容器因而被輕易地打開，而不損失
復(fù)或再配置，并隨后通過重新應(yīng)用熔融結(jié)合而在不損失材料或破壞現(xiàn)存容器部件的情況下再封閉。
熔融結(jié)合方法包括將熱應(yīng)用到兩個(gè)要組合的鄰接的表面上，以及 通過反作用力適當(dāng)?shù)囟〞r(shí)應(yīng)用壓力。這些操作對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員 是眾所周知的，并可輕易地應(yīng)用到本文中。
可用于本發(fā)明實(shí)施例的典型熔融結(jié)合方法包括熱工具焊接；紅
外線焊接；激光焊接；旋轉(zhuǎn)焊接；超聲波焊接；振動焊接和電阻焊接。 在該連接中，應(yīng)了解用于任何階段和本發(fā)明中的任何^^定實(shí)施例的方 法可被諸多因素(例如OVC的尺寸)、操作需求所支配，或者簡單地祐: 方法的可用性和/或可用的人員對某些方法的熟知程度支配。
實(shí)際上，在某些實(shí)施例中，用來再封閉容器的熔融結(jié)合方法可包 括重新應(yīng)用用來實(shí)現(xiàn)原始結(jié)合的同樣方法。然而在其它實(shí)施例中，不 同于原始結(jié)合的熔融結(jié)合方法也可用于再封閉。
優(yōu)選地是，熱塑性材料包括聚丙烯或聚乙烯。增強(qiáng)纖維優(yōu)選地包 括多方向纖維席，以便對抗適于包含超導(dǎo)磁體的壓力容器要經(jīng)受的 力。
圖3A和圖3B示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于形成如圖2所示 低溫保持器的OVC的材料的示意性橫斷面。在各種情況下，熱塑性 材料30增強(qiáng)有纖維性材料。在圖3A的實(shí)施例中，提供有多層纖維席 32。該席可為如圖示的機(jī)織織物，也可為非機(jī)織織物。在圖3B中的 實(shí)施例中，多股纖維性的材料混合成熱塑性材料30。其它的布置對于 本領(lǐng)域的技術(shù)人員將是顯而易見的。
上文所描述的OVC的兩半優(yōu)選地完全由增強(qiáng)型熱塑性材料形 成。然而如果操作需要或其它需要如此規(guī)定的話，OVC可包括或部分 地由金屬或其它材料形成。例如，在OVC內(nèi)可在連接點(diǎn)處提供金屬 配件以用來安裝懸掛元件(例如圖1中標(biāo)記15所示)。
如先前所提到的，由纖維增強(qiáng)型熱塑性材料構(gòu)成的壓力容器可在 產(chǎn)品壽命周期結(jié)束時(shí)使用標(biāo)準(zhǔn)的塑料回收方法進(jìn)行回收。
本發(fā)明進(jìn)一步提供了一種制造壓力容器的方法，該壓力容器可連
9續(xù)地打開和再封閉，并適于包含超導(dǎo)磁體裝置。在一個(gè)實(shí)施例中，所
述方法包括由纖維增強(qiáng)熱塑性材料制造容器的第 一和第二分離部 分，這些部分具有各自的相向端面；使所述相向端面形成鄰接關(guān)系； 將鄰接端面熔融結(jié)合在一起以形成封閉該容器的接頭；優(yōu)選地在不損 失材料的情況下通過應(yīng)用熱和切削工具打開該容器；然后通過重復(fù)應(yīng) 用熔融結(jié)合再封閉該容器。
制造纖維增強(qiáng)型熱塑性材料容器的第 一和第二部分的步驟可通 過使用纖維性材料的薄片(例如玻璃纖維席、氈或預(yù)浸漬的熱塑性材料) 而完成。該薄片材料可通過在擠壓中通過加熱和成形而形成所需的形 狀，類似于金屬擠壓操作。該熱塑性容器可通過按壓端面3、通過滾 壓和熔融結(jié)合纖維增強(qiáng)型熱塑性材料薄片形成內(nèi)圓筒4和外圓筒5、 然后將圓筒和端面熔融在一起而構(gòu)造。熱塑性材料形成可重復(fù)利用的 連接，且與傳統(tǒng)金屬焊接方法相比更易于結(jié)合。
圖4A-4C示出了本發(fā)明OVC的第一和第二部分的邊^(qū)彖部分的示 意性橫斷面，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該邊緣部分具有適于在接縫20 處熔融結(jié)合在一起的相向端面。在各種情況下，為了舉例說明，OVC 的兩半顯示為輕孩t地隔開。當(dāng)發(fā)生熱熔融結(jié)合時(shí)，OVC的兩半將會牢 固地推擠在一起。在圖4A的實(shí)施例中，各端面在設(shè)置在各OVC的一 半上的凸起凸緣41上形成接縫20的長度。在熱熔融結(jié)合期間，熔化 各凸緣的至少一部分，并將凸緣壓合在一起以形成接頭。在圖4B的 實(shí)施例中，各端面垂直于OVC的內(nèi)表面和外表面而形成。在熱熔融 結(jié)合期間，熔化各端面的至少一部分，并將OVC的兩半壓合在一起 以形成接頭。在圖4C的實(shí)施例中， 一個(gè)相向端面形成有突出舌部43， 而另一個(gè)相向端面形成有互補(bǔ)凹槽溝44。這種布置有助于在熱熔融結(jié) 合之前將兩個(gè)OVC的一半定位在一起。在熱熔融結(jié)合期間，熔化各 相向端面的至少一部分，并將OVC的兩半壓合在一起以形成接頭。
盡管已建議將聚丙烯和聚乙烯作為適宜的熱塑性材料，^f旦^f艮據(jù)所 需的容器的機(jī)械強(qiáng)度和熱特性，也可使用其它熱塑性材料。類似地，增強(qiáng)纖維典型地包括玻璃纖維，但也可備選地或另外地包括碳纖維、 性材料。
權(quán)利要求
1. 一種用于包含超導(dǎo)磁體裝置的可重復(fù)利用的壓力容器，該容器的至少第一分離部分和第二分離部分由纖維增強(qiáng)型熱塑性材料制成，其中，所述第一部分和第二部分包括相向端面，該相向端面適于熔融結(jié)合在一起以形成封閉所述容器的接頭，使得所述容器能夠通過應(yīng)用熱和切削工具而被打開，并通過將熔融結(jié)合重新應(yīng)用到所述接頭而重新封閉。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的容器，其特征在于，該熱塑性材料包 括聚丙烯或聚乙烯。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的容器，其特征在于，用來形成所 述接頭的該熔融結(jié)合方法選自包括如下方法的組熱工具焊接、紅外 線焊接、激光焊接、旋轉(zhuǎn)焊接、超聲波焊接、振動焊接以及電阻焊接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的容器，其特征在于，用來形成所述接 頭的相同的熔融結(jié)合方法被用于所述重新應(yīng)用。
5. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的容器，其特征在于，至少 該壓力容器的外殼完全由所述增強(qiáng)型熱塑性材料形成。
6. 一種制造用于包含超導(dǎo)磁體裝置的壓力容器的方法，該壓力 容器能夠連續(xù)地打開和重新封閉，該方法包括如下步驟用纖維增強(qiáng)熱塑性材料制造該容器的第一分離部分和第二分離 部分；所述第一部分和第二部分包括適于以裝配關(guān)系鄰接的相向端 面；將所述鄰接端面熔融結(jié)合在一起以形成封閉所述容器的接頭； 通過應(yīng)用熱和切削工具打開所述容器；以及 重新應(yīng)用熱結(jié)合以重新封閉所述容器。
7. 根據(jù)要求6所述的方法，其特征在于，用來重新封閉該容器 的該熔融結(jié)合方法包括重新應(yīng)用用來實(shí)現(xiàn)原始結(jié)合的相同的方法。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，不同于用于該原始結(jié)合的熔融結(jié)合方法被用于該容器的重新封閉。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6至8中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所 述方法還包括回收該容器的材料以產(chǎn)生顆粒狀物，該顆粒狀物可用作 標(biāo)準(zhǔn)擠壓/壓縮鑄模設(shè)備中的原材料。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9中所述的方法，其特征在于，該回收步驟包 括如下步驟移除任何金屬插入物；將剩余的纖維和塑料材料磨碎， 從而將它們切成小塊；以及將所述小塊送入制粒機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于超導(dǎo)磁體裝置的可重復(fù)利用的壓力容器，具體而言，提供了一種用于包含超導(dǎo)磁體裝置的可重復(fù)利用的壓力容器，該容器的至少第一和第二分離部分由纖維增強(qiáng)型熱塑性材料制成。所述第一和第二部分包括相向端面，該相向端面適于熔融結(jié)合在一起以形成封閉所述容器的接頭，使得所述容器能夠通過應(yīng)用熱和切削工具而打開，并通過將熔融結(jié)合重新應(yīng)用到所述接頭而重新封閉。
文檔編號G01R15/00GK101464476SQ200810184998
公開日2009年6月24日 申請日期2008年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月18日
發(fā)明者E·C·M·雷納, M·J·勒富夫雷, M·霍布斯 申請人:西門子磁體技術(shù)有限公司