用于减小低温恒温器热负荷的穿透管组件制造技术

本发明专利技术涉及用于减小低温恒温器热负荷的穿透管组件。介绍了一种用于低温恒温器的穿透管组件。该穿透管组件包括壁部件，其具有第一端和第二端并构造成改变壁部件的有效热长度，其中壁部件的第一端连通地联接至高温区域，并且壁部件的第二端连通地联接至设置在低温恒温器的致冷剂容器内的致冷剂。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的实施例涉及低温恒温器(cryostat)，并且更特定而言涉及用于低温恒温器中的穿透管组件的设计，其中，穿透管组件构造成减小由穿透管组件引起的对低温恒温器的热负荷。
技术介绍
已知的低温恒温器包含液体致冷剂，例如用于容纳用于磁共振成像(MRI)系统或核磁共振(NMR)成像系统的超导磁体。通常，低温恒温器包括内低温恒温器容器和包围磁管(magnetic cartridge)的氦容器,其中，磁管包括多个超导线圈。而且，包围磁管的氦容器通常填充有用于冷却磁体的液氦。另外，热辐射屏蔽件包围氦容器。此外，外低温恒温器容器、真空容器包围高温热辐射屏蔽件。另外，外低温恒温器容器通常被抽空。低温恒温器大体上还包括穿过容器壁的至少一个穿透件，其中，穿透件构造成便 于到氦容器的各种连接。可以注意到，这些穿透件被设计成减小在真空容器与氦容器之间的热传导，同时维持真空容器与氦容器之间的真空。此外，期望穿透件还补偿真空容器和氦容器的有差别的热膨胀和缩小。另外，在磁体急冷(quench)的情况下，穿透件还为氦气提供流动路径。任何穿透件均有可能增加从室温到致冷剂温度的对低温恒温器的热负荷。热负荷机制通常包括热传导、宏观和微观热对流、热辐射以及热微对流。另外，热负荷机制还包括材料的热传导、到冷头的热联系、氦柱的热传导、从低温恒温器的一侧到顶部的热辐射和到低温恒温器的热接触联系。不同于对大气开放且由逸出的氦气流冷却的低温恒温器穿透件，低温恒温器上的封闭或气密密封的穿透件是低温恒温器的热输入的主要源头。另外，穿透件通常装备有安全装置，以在能量突然切断或磁体急冷或真空失效或冰封的情况下确保低温气体的快速且安全的释放。传统上，早期的NMR和MRI系统已经使用了来自低温恒温器的氦浴的汽化并路由汽化气体围绕或通过穿透件，用于热交换。穿透件内的热交换气体的存在可用于高效的冷却。特别地，如果恰当地设计，热交换气体的存在显著地减小对致冷系统的热负荷。然而，由于成本原因，NMR和MRI磁体系统以及其它致冷应用不再允许气体通过穿透件释放到大气。另外，由于氦的成本的相当大的增加，致冷系统完全再凝结汽化气体。不幸的是，因为气体流的冷却不再是可行的，所以穿透件对整体热负荷预算添加了相当大的一部分。此外，穿透件的寄生热负荷可以高达对低温恒温器的总热负荷的20%至40%。该热负荷不利地导致了低温冷却器的不方便且昂贵的过早替换和整修。低温冷却器替换继而增加了例如MRI磁体的寿命周期成本。另外，用于减小由穿透管组件引起的低温恒温器热负荷的某些其它当前可用技术需要使用热站(heat station)来冷却穿透管组件,该热站联接至充当散热器的冷头冷却级。不幸的是，这些技术的使用减小了冷头的冷却功率。此外，其它技术致力于通过减小穿透管组件的物理尺寸而减小由穿透管组件引起的低温恒温器热负荷的问题。然而，减小穿透管组件的尺寸可能通过导致显著高于设计压力的内部压力的增加而不利地影响处于高急冷率的低温恒温器。此外，传统上已使用波纹管(bellow)作为穿透管，其中，波纹管的卷绕提供了额外的热长度。然而，即时带有额外的热长度，从波纹管到氦容器的热传导负荷也可以是非常大的。因此，可能期望开发一种有利地减小由穿透管组件引起的对低温恒温器的热负荷同时增加低温冷却器的寿命范围的穿透管组件的鲁棒性设计。
技术实现思路
根据本技术的方面，介绍了用于低温恒温器的穿透管组件。该穿透管组件包括壁部件，其具有第一端和第二端并构造成改变壁部件的有效热长度，其中，壁部件的第一端连通地联接至高温区域，并且壁部件的第二端连通地联接至设置在低温恒温器的致冷剂容器内的致冷剂。根据本技术的方面，介绍了用于低温恒温器的穿透管组件的另一实施例。该穿透 管组件包括壁部件，其具有第一端和第二端并构造成改变壁部件的有效热长度，其中，壁部件包括彼此相套的多个管，其中，多个管中的每个管以串联的方式操作地联接到至少一个其它管，并且其中，多个管构造成在不使用波形管的情况下改变壁部件的有效热长度。根据本技术的又一方面，介绍了用于磁共振成像的系统。该系统包括构造成获取图像数据样本的获取系统，其中，该获取系统包括构造成在其中接收患者的超导磁体和低温恒温器，低温恒温器包括致冷剂容器，超导磁体包含在该致冷剂容器中，其中，低温恒温器包括热负荷优化穿透管组件，该穿透管组件包括壁部件，其具有第一端和第二端并构造成改变壁部件的有效热长度，其中，壁部件的第一端连通地联接至高温区域，并且壁部件的第二端连通地联接至设置在低温恒温器的致冷剂容器内的致冷剂。此外，该系统包括处理系统，其与获取系统操作相关，并且构造成处理所获取的图像数据。附图说明当参考附图阅读以下详细描述时，本专利技术的这些和其它的特征、方面及优点将变得更好理解，在所有图中相同的符号表示相同的部分，其中 图I是低温恒温器结构的局部截面 图2是根据本技术的方面的用于图I的低温恒温器中的穿透管组件的壁部件的一个实施例的轴向截面图的一部分的示意 图3是根据本技术的方面的用于图I的低温恒温器中的穿透管组件的壁部件的另一实施例的轴向截面图的一部分的示意 图4是根据本技术的方面的用于图I的低温恒温器中的穿透管组件的壁部件的又一实施例的轴向截面图的一部分的示意 图5是根据本技术的方面的用于图I的低温恒温器中的穿透管组件的壁部件的另一实施例的轴向截面图的一部分的示意 图6是根据本技术的方面的用于图I的低温恒温器中的穿透管组件的壁部件的另一实施例的轴向截面图的一部分的示意 图7是根据本技术的方面的用于图I的低温恒温器中的穿透管组件的壁部件的另一实施例的轴向截面图的一部分的示意图；和 图8是根据本技术的方面的用于图I的低温恒温器中的穿透管组件的壁部件的又一实施例的轴向截面图的一部分的示意图。附图标记 100MRI系统 101低温恒温器 102超导磁体 104致冷剂容器 106热屏蔽件 108外真空腔室 110穿透管组件 112盖板 114壁部件 116套筒 118致冷剂 120低温冷却器 122患者腔 124患者 126穿透管组件中的开口 200穿透管组件 202穿透管的对称轴线 204壁部件 206壁部件的第一端 208壁部件的第二端 210凸缘 212凸缘 214第一管 216第二管 218第三管 220第一接头 222第二接头 224间隔元件 300穿透管组件 302壁部件 304穿透管的对称轴线 306壁部件的第一端 308壁部件的第二端 310不锈钢带 312热站314凸缘316波形管部件318凸缘400穿透管组件402壁部件404壁部件的第一端406壁部件的第二端408穿透管的对称轴线 410薄壁环氧树脂管412箔片414间隔元件416凸缘418圆形凸缘500穿透管组件502壁部件504壁部件的第一端506壁部件的第二端508凸缘510凸缘512波形管部件514加强元件516穿透管的对称轴线600穿透管组件602壁部件604柔性管606螺旋管608穿透管的对称轴线612凸缘614凸缘700穿透管组件702壁部件704薄壁管706壁部件的第一端708壁部件的第二端710编织套管712波纹部件714波纹部件7本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于低温恒温器的穿透管组件，所述穿透管组件包括：壁部件，其具有第一端和第二端，并且构造成改变所述壁部件的有效热长度，其中，所述壁部件的第一端连通地联接至高温区域，并且所述壁部件的第二端连通地联接至设置在所述低温恒温器的致冷剂容器内的致冷剂。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：EW施陶特纳，KM阿姆，RL麦唐纳，A曼通，J小斯卡图罗，江隆植，W沈，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：