專利名稱：一種結(jié)構(gòu)緊湊的超導(dǎo)磁體用冷頭容器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及超導(dǎo)磁體用冷頭容器，具體是一種結(jié)構(gòu)緊湊的超導(dǎo)磁體用冷頭容器， 特別適用于液氦零揮發(fā)和小揮發(fā)的超導(dǎo)磁共振設(shè)備。
背景技術(shù)：
目前，核磁共振整體成像系統(tǒng)根據(jù)細(xì)胞原子核帶微磁性的特點(diǎn)，可以對人體的某 一部位施加特殊的可變磁場，然后觀測某種原子在磁場中的狀況變化，輔以計(jì)算機(jī)圖象分 析技術(shù)，便可以獲得人體組織的信息，幫助確定病變部位。超導(dǎo)磁體在醫(yī)學(xué)的應(yīng)用已取得重 大成果，超導(dǎo)磁體與我們熟知的永磁體、電磁體相比，具有體積小、重量輕、耗能極少、磁場 強(qiáng)度高的特點(diǎn)。在醫(yī)學(xué)磁共振領(lǐng)域，為了獲得穩(wěn)定高質(zhì)量的圖像，必須使用一定高的場強(qiáng)超 導(dǎo)磁體。超導(dǎo)核磁共振一般使用液氦作為制冷介質(zhì)，為超導(dǎo)線圈建立和保持超導(dǎo)環(huán)境，因 此磁體采用多層真空絕熱結(jié)構(gòu)，但由于結(jié)構(gòu)支撐等多種因素，不可能完全阻止熱傳導(dǎo)，所以 液氦會(huì)以蒸發(fā)的形式帶出導(dǎo)入的熱量，以維持4. 2K的溫度。為減少液氦的蒸發(fā)，超導(dǎo)核磁 共振上一般都配有制冷系統(tǒng)以提供冷量，減少液氦蒸發(fā)。制冷系統(tǒng)包括冷頭、壓縮機(jī)、水冷 機(jī)組三個(gè)部分。冷頭是制冷部件，為超導(dǎo)磁體提供4K和50K兩級低溫。零揮發(fā)超導(dǎo)磁體杜 瓦容器主要由4. 2K，50K和300Κ三個(gè)雙壁筒式容器以及頸管，冷頭容器及其它配套的零部 件組成。其中40Κ容器為冷屏，4.2Κ，300Κ容器用304無磁不銹鋼制成。40k冷屏用以減小 液氦溫度與室溫之間的輻射傳熱的。冷頭容器提供磁體冷屏冷量及揮發(fā)氦氣再液化的冷量，在低溫容器中安裝小型低 溫制冷機(jī)冷頭，將揮發(fā)的氦氣再液化補(bǔ)充所需要的液氦，有了這種閉環(huán)運(yùn)行制冷系統(tǒng)后，原 則上不消耗液氦，這給超導(dǎo)磁體運(yùn)行帶來極大的方便和降低了運(yùn)行費(fèi)用。由于制冷機(jī)冷頭，特別是GM冷頭，會(huì)給磁共振系統(tǒng)的超導(dǎo)磁體帶來很大的振動(dòng)能 量，由此產(chǎn)生的掃描圖像質(zhì)量較差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)緊湊的超導(dǎo)磁體用冷頭容器，以克服現(xiàn)有冷頭容 器體積龐大、整體裝配難以檢測、振動(dòng)較大的弊端。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種結(jié)構(gòu)緊湊的超導(dǎo)磁體用冷頭容器，它主要由一級不銹鋼薄壁管、一級傳熱塊、 二級不銹鋼薄壁管、二級傳熱塊、底部連接波紋管、冷頭容器上法蘭、冷頭容器下法蘭和減 振波紋管組成，所述一級不銹鋼薄壁管上部設(shè)有減振波紋管，減振波紋管上下兩端分別設(shè) 有冷頭容器上法蘭和冷頭容器下法蘭，一級不銹鋼薄壁管下端通過一級傳熱塊連接二級不 銹鋼薄壁管，二級不銹鋼薄壁管下端設(shè)有二級傳熱塊，二級傳熱塊底部設(shè)有底部連接波紋 管，冷頭容器下法蘭連接真空套筒，二級不銹鋼薄壁管與真空套筒之間設(shè)有冷屏。冷頭與冷頭容器上法蘭連接，冷頭的一級冷頭套設(shè)在一級不銹鋼薄壁管內(nèi)，冷頭的二級冷頭和過冷換熱器套設(shè)在二級不銹鋼薄壁管內(nèi)。所述冷頭容器上法蘭和冷頭容器下法蘭之間設(shè)有減振調(diào)節(jié)裝置。所述減振調(diào)節(jié)裝置包括減振調(diào)節(jié)彈簧、減振調(diào)節(jié)彈簧上法蘭、減振調(diào)節(jié)彈簧下法 蘭和調(diào)節(jié)螺栓，所述減振調(diào)節(jié)彈簧上法蘭與冷頭容器上法蘭連接，減振調(diào)節(jié)彈簧下法蘭與 冷頭容器下法蘭連接，減振調(diào)節(jié)彈簧上法蘭與減振調(diào)節(jié)彈簧下法蘭間設(shè)有減振調(diào)節(jié)彈簧， 減振調(diào)節(jié)彈簧上法蘭上設(shè)有與減振調(diào)節(jié)彈簧連接的調(diào)節(jié)螺栓。所述二級不銹鋼薄壁管外部設(shè)有磁屏蔽。所述真空套筒下部設(shè)有磁體支架。所述減振調(diào)節(jié)彈簧下法蘭連接冷頭容器支撐架。所述冷頭容器的外部、冷頭容器上法蘭和冷頭容器下法蘭之間的減振波紋管內(nèi) 部、真空套筒內(nèi)部的空間為同一個(gè)真空。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊的超導(dǎo)磁體用冷頭容器將冷頭容器中的減振機(jī)構(gòu)與冷頭容器獨(dú) 立開來。采用分體式設(shè)計(jì)，使冷頭容器的300K套筒可以更加靠近冷卻屏，從而使冷頭容器 機(jī)構(gòu)上更加緊湊。同時(shí)優(yōu)化了裝配和焊接順序，便于冷頭容器整體的打氣壓和真空檢漏測 試。分開的冷頭容器的減震機(jī)構(gòu)可以不座在磁體容器上，而是設(shè)計(jì)獨(dú)立的支撐結(jié)構(gòu)。這樣 可以進(jìn)一步減小冷頭的振動(dòng)對磁體成像的影響。


圖1是現(xiàn)有的磁共振成像系統(tǒng)的超導(dǎo)磁體的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是安裝冷頭后本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是圖3中I的局部放大示意圖。圖5是本發(fā)明安裝在冷頭容器支撐架上的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1為冷頭容器、2為頸管容器、3為真空套筒、30為真空容器、4為冷屏、5為 磁體容器、6為冷頭、60為一級冷頭、61為二級冷頭、62為過冷換熱器、7為一級不銹鋼薄壁 管、8為一級傳熱塊、9為二級不銹鋼薄壁管、10為二級傳熱塊、11為底部連接波紋管、12為 冷頭容器上法蘭、13為冷頭容器下法蘭、14為減振波紋管、15為減振調(diào)節(jié)彈簧、16為減振調(diào) 節(jié)彈簧上法蘭、17為減振調(diào)節(jié)彈簧下法蘭、18為調(diào)節(jié)螺栓、19為磁屏蔽、20為冷頭容器支撐 架、21為磁體支架。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步描述一種結(jié)構(gòu)緊湊的超導(dǎo)磁體用冷頭容器，它主要由一級不銹鋼薄壁管7、一級傳熱塊 8、二級不銹鋼薄壁管9、二級傳熱塊10、底部連接波紋管11、冷頭容器上法蘭12、冷頭容器 下法蘭13和減振波紋管14組成，所述一級不銹鋼薄壁管7上部設(shè)有減振波紋管14，減振 波紋管14上下兩端分別設(shè)有冷頭容器上法蘭12和冷頭容器下法蘭13，一級不銹鋼薄壁管 7下端通過一級傳熱塊8連接二級不銹鋼薄壁管9，二級不銹鋼薄壁管9下端設(shè)有二級傳熱 塊10，二級傳熱塊10底部設(shè)有底部連接波紋管11，冷頭容器下法蘭13連接真空套筒3，二級不銹鋼薄壁管9與真空套筒3之間設(shè)有冷屏4。冷頭6與冷頭容器上法蘭12連接，冷頭6的一級冷頭60套設(shè)在一級不銹鋼薄壁 管7內(nèi)，冷頭6的二級冷頭61和過冷換熱器62套設(shè)在二級不銹鋼薄壁管9內(nèi)。冷頭容器上法蘭12和冷頭容器下法蘭13之間設(shè)有減振調(diào)節(jié)裝置。減振調(diào)節(jié)裝置包括減振調(diào)節(jié)彈簧15、減振調(diào)節(jié)彈簧上法蘭16、減振調(diào)節(jié)彈簧下法 蘭17和調(diào)節(jié)螺栓18，所述減振調(diào)節(jié)彈簧上法蘭16與冷頭容器上法蘭12連接，減振調(diào)節(jié)彈 簧下法蘭17與冷頭容器下法蘭13連接，減振調(diào)節(jié)彈簧上法蘭16與減振調(diào)節(jié)彈簧下法蘭17 間設(shè)有減振調(diào)節(jié)彈簧15，減振調(diào)節(jié)彈簧上法蘭16上設(shè)有與減振調(diào)節(jié)彈簧15連接的調(diào)節(jié)螺 栓18。二級不銹鋼薄壁管9外部設(shè)有磁屏蔽19。真空套筒3下部設(shè)有磁體支架21。減振調(diào)節(jié)彈簧下法蘭17連接冷頭容器支撐架20。圖1是現(xiàn)有的磁共振成像系統(tǒng)的超導(dǎo)磁體的結(jié)構(gòu)示意圖。，該磁體由4K磁體容器 5，50K冷屏4，300K真空容器30以及頸管容器2和冷頭容器1等組成。如圖2所示，冷頭容器1包括一級不銹鋼薄壁管7、一級傳熱塊8、二級不銹鋼薄壁 管9、二級傳熱塊10、底部連接波紋管11、冷頭容器上法蘭12、冷頭容器下法蘭13、冷頭容器 上法蘭12和冷頭容器下法蘭13之間的減振波紋管14、減振調(diào)節(jié)彈簧上法蘭16與減振調(diào)節(jié) 彈簧下法蘭17之間的減振調(diào)節(jié)彈簧15。底部連接波紋管11連通冷頭容器1和4K磁體容 器5。所述冷頭容器的外部、冷頭容器上法蘭12和冷頭容器下法蘭13之間的減振波紋管 14內(nèi)部、300K真空套筒3內(nèi)部的空間為同一個(gè)真空。如圖3、圖4所示，將冷頭容器上法蘭12和冷頭容器下法蘭13做成分體結(jié)構(gòu)。如 將冷頭容器上法蘭12包括容器上法蘭，冷頭容器上法蘭12連接減振彈簧上法蘭16，而將 冷頭容器下法蘭13包括容器下法蘭，冷頭容器下法蘭13連接減振彈簧下法蘭17。冷頭容 器上法蘭12和減振彈簧上法蘭16之間通過螺釘相連，或通過焊接。這樣做的目的是在產(chǎn) 品組裝的過程中，將冷頭容器1通過波紋管焊接到4K磁體容器5上后，安裝好冷頭磁屏蔽 19，并將冷屏4通過柔性熱連接連到冷頭容器的一級傳熱塊8上。在鋁屏套筒的外面包扎 絕熱層。然后至上而下裝上300K真空套筒3。真空套筒3的上端與冷頭容器下法蘭13焊 接，而真空套筒3的下端與300K真空容器3外筒焊接。最后裝上減振彈簧上法蘭16，減振彈簧下法蘭1，以及周向均布的多個(gè)減振調(diào)節(jié) 彈簧15和調(diào)節(jié)螺栓18。這種設(shè)計(jì)將冷頭容器1和其減振調(diào)節(jié)裝置分開，減小了 300K真空 套筒3的直徑，使整個(gè)冷頭容器1更加緊湊。同時(shí)減小了在磁體的300K真空外筒上開孔直 徑，避免了 300K真空外筒強(qiáng)度的降低。如圖5所示，如果冷頭容器下法蘭13和減振彈簧下法蘭17不機(jī)械固定在一起，而 是將減振彈簧的下法蘭17和一冷頭容器支撐架20相連，而冷頭容器支撐架20可以選擇座 在地面上。這樣冷頭6的振動(dòng)直接傳遞到冷頭容器支撐架20上而不是磁體容器上，進(jìn)一步 減小了冷頭容器1振動(dòng)對成像質(zhì)量的影響。這是對本發(fā)明的進(jìn)一步發(fā)展，改種支撐結(jié)構(gòu)對 磁體本身體積比較小，而放置磁體房間比較大的系統(tǒng)比較適合?？筛鶕?jù)場地情況有選擇的 使用。本發(fā)明針對4K濕式冷頭容器做闡述，但4K干式冷頭容器和20K干式冷屏冷頭容
5器也包括在本發(fā)明之內(nèi)。干式容器定義為冷頭容器為獨(dú)立的真空，和液氦容器不貫通。而 濕式容器的定義為冷頭容器和液氦容器導(dǎo)通，冷頭能直接液化揮發(fā)的氦氣。
權(quán)利要求
一種結(jié)構(gòu)緊湊的超導(dǎo)磁體用冷頭容器，其特征是它主要由一級不銹鋼薄壁管(7)、一級傳熱塊(8)、二級不銹鋼薄壁管(9)、二級傳熱塊(10)、底部連接波紋管(11)、冷頭容器上法蘭(12)、冷頭容器下法蘭(13)和減振波紋管(14)組成，所述一級不銹鋼薄壁管(7)上部設(shè)有減振波紋管(14)，減振波紋管(14)上下兩端分別設(shè)有冷頭容器上法蘭(12)和冷頭容器下法蘭(13)，一級不銹鋼薄壁管(7)下端通過一級傳熱塊(8)連接二級不銹鋼薄壁管(9)，二級不銹鋼薄壁管(9)下端設(shè)有二級傳熱塊(10)，二級傳熱塊(10)底部設(shè)有底部連接波紋管(11)，冷頭容器下法蘭(13)連接真空套筒(3)，二級不銹鋼薄壁管(9)與真空套筒(3)之間設(shè)有冷屏(4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種結(jié)構(gòu)緊湊的超導(dǎo)磁體用冷頭容器，其特征是所述冷頭容 器上法蘭(12)和冷頭容器下法蘭(13)之間設(shè)有減振調(diào)節(jié)裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種結(jié)構(gòu)緊湊的超導(dǎo)磁體用冷頭容器，其特征是所述減振調(diào) 節(jié)裝置包括減振調(diào)節(jié)彈簧(15)、減振調(diào)節(jié)彈簧上法蘭(16)、減振調(diào)節(jié)彈簧下法蘭(17)和調(diào) 節(jié)螺栓(18)，所述減振調(diào)節(jié)彈簧上法蘭(16)與冷頭容器上法蘭(12)連接，減振調(diào)節(jié)彈簧下 法蘭(17)與冷頭容器下法蘭(13)連接，減振調(diào)節(jié)彈簧上法蘭(16)與減振調(diào)節(jié)彈簧下法蘭 (17)間設(shè)有減振調(diào)節(jié)彈簧(15)，減振調(diào)節(jié)彈簧上法蘭(16)上設(shè)有與減振調(diào)節(jié)彈簧(15)連 接的調(diào)節(jié)螺栓(18)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種結(jié)構(gòu)緊湊的超導(dǎo)磁體用冷頭容器，其特征是所述二級不 銹鋼薄壁管(9)外部設(shè)有磁屏蔽(19)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種結(jié)構(gòu)緊湊的超導(dǎo)磁體用冷頭容器，其特征是所述真空套 筒(3)下部設(shè)有磁體支架(21)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種結(jié)構(gòu)緊湊的超導(dǎo)磁體用冷頭容器，其特征是所述減振調(diào) 節(jié)彈簧下法蘭(17)連接冷頭容器支撐架(20)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種結(jié)構(gòu)緊湊的超導(dǎo)磁體用冷頭容器，其特征是所述冷頭容 器的外部、冷頭容器上法蘭(12)和冷頭容器下法蘭(13)之間的減振波紋管(14)內(nèi)部、真 空套筒(3)內(nèi)部的空間為同一個(gè)真空。
全文摘要
一種結(jié)構(gòu)緊湊的超導(dǎo)磁體用冷頭容器，其特征是它主要由一級不銹鋼薄壁管(7)、一級傳熱塊(8)、二級不銹鋼薄壁管(9)、二級傳熱塊(10)、底部連接波紋管(11)、冷頭容器上法蘭(12)、冷頭容器下法蘭(13)和減振波紋管(14)組成，本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊的超導(dǎo)磁體用冷頭容器將冷頭容器中的減振機(jī)構(gòu)與冷頭容器獨(dú)立開來。采用分體式設(shè)計(jì)，使冷頭容器的300K套筒可以更加靠近冷卻屏，從而使冷頭容器機(jī)構(gòu)上更加緊湊。同時(shí)優(yōu)化了裝配和焊接順序，便于冷頭容器整體的打氣壓和真空檢漏測試。分開的冷頭容器的減震機(jī)構(gòu)可以不座在磁體容器上，而是設(shè)計(jì)獨(dú)立的支撐結(jié)構(gòu)。這樣可以進(jìn)一步減小冷頭的振動(dòng)對磁體成像的影響。
文檔編號G01R33/38GK101923148SQ20101017998
公開日2010年12月22日 申請日期2010年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月21日
發(fā)明者成渝, 湯洪明, 郭如勇 申請人:南京豐盛超導(dǎo)技術(shù)有限公司