專利名稱：用于低溫單元的失超管線排氣室的制作方法
技術領域：
本發明致力于一種用于移動式MRI系統的失超管線和氣室裝置，這種移動式MRI系統通常包含在拖車中。
背景技術：
磁共振成像(“MRI”)系統需要產生極強的磁場，其通常以“特斯拉”為單位進行測量。(1特斯拉＝10,000高斯)。為了達到這種強度的磁場，通常需要使用包括線圈繞組的超導磁體，線圈繞組利用以低溫浴槽形式作為冷卻劑的液氦而冷卻到大約略高于絕對零度幾度的溫度。除了強大的磁場自身所引起的困難之外，對這種大量極冷的液氦的處理還會引起某些固有的困難。
一種這樣的困難與磁體超導線圈的失超(quenching)相關。在本文中，“失超”指在構成超導線圈的導線突然失去超導性。當線圈開始呈現正常的電阻性能時，其將發熱，導致處理過程加速，使得液氦快速“汽化”，從而在可能變得稍為劇烈的過程中釋放出磁體存儲的能量。另外，通過失超管線而快速釋放出來的大體積(數千立方米)的蒸發的液氦仍保持極冷，并可能對任何與其發生接觸的人造成傷害，包括“冷灼傷”。窒息也是一種危害。
失超可有意為之，例如當為了防止對個人或病人造成傷害而需要切斷磁場時，或者其可由于磁場系統本身的故障或外部影響而自發地發生。在任一情況下，顯而易見的是，蒸發的氦氣的最終排放物引導并排放到外部環境中的方式是極其重要的。特別是，所謂的“失超管線”的設計是很重要的，并且必須設計成可最大限度地降低人員、動物或易損物體與氣體排放物發生直接接觸的風險。而且，失超管線必須始終能夠以適于在低溫單元中快速沸騰的速度來排出蒸發的氦氣。例如，如果失超管線不合適或受到限制或阻塞，那么可能導致非常危險的情況。這樣一種可能性是濕氣積聚在失超管線中，將其阻塞并導致氦氣排放到試驗區域，這可能導致窒息。
上述移動式MRI系統受到所有上述因素的影響，另外還存在其自身的獨特設計問題。例如，由于移動式MRI設備在磁場位置之間的“沖撞”，低溫冷卻系統的自發失超的風險會增加。除了機械振動之外，系統在運輸過程中還暴露于變化的電磁場環境中，這也可能引起失超。另外，拖車沿著其它車輛開出的路徑運動的必要性也有影響。例如，如果拖車在交通線上行駛，公交車緊隨其后時，那么公交車前面上層的乘客可能在萬一發生磁體失超時則處于人身受到冷氣體傷害的危險下。在位于現場安裝的移動式MRI系統后面的梯子或升高平臺上作業的人員身上已經證實發生過類似的風險。為了解決維護人員的安全風險問題，已知的移動式MRI系統已經設計成可由維護人員重新填充液氦，此時維護人員可位于拖車/外罩的外面和背面，并且處于失超管線的出口之下。
為了處理這些所考慮的問題，用于移動式MRI系統的失超管線的出口必須滿足以下標準在磁體維護和失超條件下可提供從氦容器中排放氦氣的安全措施；不會產生顯著的壓力降，或者限制氣流；防止雨水、風力傳送的碎屑和野生生物的侵入；允許排掉失超管線中的任何水；與最大的拖車尺寸以及關于拖車外部附屬物的有關國家法規相一致；最大程度地減小制造成本；和最大程度地降低對拖車中內部空間的需求。
傳統的水平失超管線出口并不引導失超氣流遠離行人或公交車乘客。在磁減壓和填充過程中，由釋放的氦氣所冷卻的空氣可能會沖擊在出口格柵下方的維護人員上。如果失超管線出口的內表面不是朝下傾斜的，那么失超管線內將駐留凝結物，如果這類凝結物遷移到失超閥組件中，則將帶來嚴重后果。
在之前MRI的移動安裝中，將蓋子安裝到水平失超管線的出口格柵上，主要是為了防止雨水的侵入。這些設計并不是拖車的制造商所喜歡的，因為拖車的附屬物受到道路條例的限制(最大的拖車寬度)，并且緊湊的蓋子設計可能導致失超氣流的較大壓力降。在西門子磁技術公司為失超管線設計所提供的指南(830-105HB2)中關于任何MRI安裝(移動或靜態)而言，出口格柵上的鉸鏈式蓋子都是不允許的。
發明內容
考慮到上述安全因素，本發明的一個目的是為移動式MRI系統提供這樣的失超管線和排氣室，其實施了一種與氦氣排放有關的改進設計。
本發明的另一目的是提供這樣的失超管線和排氣室，其可降低在低溫系統失超時對拖車附近的個人造成的危險。
通過根據本發明的失超管線和排氣室裝置，可實現這些目的和優勢以及其它目的和優勢，該裝置包括帶偏轉板的排氣室，偏轉板將冷氣體的失超氣流向上引導，使其遠離周圍物體。另外，氣室還包括有助于優化氣體流動和排水的兩個排放口。偏轉板設計成可利用文丘里效應來產生輔助的周圍空氣流，其與冷氣流結合，并有助于使其在磁體失超時發生偏轉而離開附近的行人，并可使維護人員在排氣室附近也可安全地填充磁體。
圖1是根據本發明的失超管線/排氣室的側視圖，其顯示了在磁體通風條件下的氣流；圖2類似于圖1，并顯示了通過氣室進行的排放；和圖3是根據本發明的排氣室的從移動式MRI系統的拖車內部看去的透視圖。
具體實施例方式
圖1-3顯示了根據本發明的失超管線/排氣室裝置的一個優選實施例，其中系統在包含該系統的拖車后部與外部通氣。
圖1顯示了安裝在拖車中的失超管線10和排氣室11，拖車包含了移動式MRI系統。為了不限制氣流，對于直徑D的失超管線而言，氣室應具有最小深度2D。氣室具有兩個出口格柵。主排放口11a在尺寸上適合于失超氣流。出于安全原因，氣流通過兩個重疊的偏轉板12和13以及彎曲的上表面11c以相對于垂直方向成大約45°的角度而被引導通過這個格柵。
輔助排放口11b和成角度的下表面11d可實現從氣室中進行有效的排水(圖2)。偏轉板13中的孔可防止水積聚在該板的上游。該偏轉板可保證當磁體排氣時，冷氣體流不會直接通過輔助通風格柵而被向下導向行人。此外，偏轉板12和13之間的重疊通過文丘里效應而產生了低壓區域，其無論冷氣體何時離開主排放口都將通過輔助排放口吸入空氣，從而與使主氣流向上偏轉的效果復合。
根據本發明的氣室裝配在由Medical Coaches，Oneonta，NY建造的移動式系統上。它安裝在內側，因此拖車后面沒有附屬物(圖3)。備選實施例可包括使用單個較大的通風格柵；對于氣室的運轉而言，使用兩個格柵并不是必需的。可以使用通過圖2中的偏轉板2進行排水的任何手段，例如利用該板下方的小間隙以及該板中的孔，或者僅使用該板中的孔。氣室可在空間允許時用在側面出口的失超管線上，也可用于后面出口的失超管線上。這種設計的實施例可適用于靜態安裝，以提高與失超氣體相關的安全性。
以上公開僅僅是解釋本發明，而并非意圖限制本發明。由于本領域中的技術人員可以想到包含本發明精神和實質的所公開實施例的改型，因此應該認為本發明包括屬于所附權利要求及其等效物范圍內的一切。
權利要求
1.一種從包含在移動拖車中的低溫單元中排放蒸發的冷卻劑的裝置，其包括失超管線，其用于在所述低溫單元失超期間從所述低溫單元中接收蒸發的冷卻劑氣體流；和與所述失超管線相連的氣室，其通過主排放口和輔助排放口而通向圍繞所述拖車的周圍環境；其中所述主排放口通過安裝在所述氣室中的第一偏轉板和第二偏轉板而與所述輔助排放口間隔開；所述偏轉板與所述氣室的彎曲的上方內表面相配合，從而當所述氣體離開所述氣室時，使所述氣流相對于支撐所述拖車的表面而偏轉到向上的方向上；所述第一偏轉板和第二偏轉板相互重疊并間隔開一定間隙，所述間隙將所述輔助排放口和所述主排放口相連，從而在蒸發的氣體從所述低溫單元經由所述主排放口向外流動的過程中，周圍空氣被吸入到所述輔助排放口中，并流過所述間隙而流入所述主排放口，并且與所述向外的氣流結合起來。
2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述低溫單元是包含在所述拖車中的移動式MRI系統的一部分。
3.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述偏轉板具有開口，其允許水沿著所述氣室的向下傾斜的下方內表面而從所述氣室中排出。
4.根據權利要求3所述的裝置，其特征在于，所述偏轉板中的所述開口包括這樣的孔，其在尺寸上設置成可允許水流過，但并不會使所述冷卻劑氣流轉向。
5.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述偏轉板使所述氣流以相對于水平方向成至少大約45°的角度而向上偏轉。
6.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述氣室通過所述拖車的側壁和后壁中的一個而通向所述周圍環境。
7.一種用于從低溫單元中排放蒸發的冷卻劑的裝置，所述低溫單元安裝在由前壁、側壁和后壁限定的外罩中，所述裝置包括與所述低溫單元相連的失超管線；與所述失超管線相連、并通過所述外罩的壁而通向所述外罩外部的氣室；和設置在所述氣室中的偏轉器，其用于使來自所述失超管線的蒸發的冷卻劑氣流在通過主排放口離開所述氣室時向上偏轉；其中，所述偏轉器在所述氣室中限定并分隔出輔助排放口，并包括氣流通道，周圍空氣可通過所述氣流通道且經由所述輔助排放口被吸入所述氣室中，并通過所述氣流通道與所述蒸發的冷卻劑氣流相混合。
8.根據權利要求7所述的裝置，其特征在于，所述低溫單元是包含在所述拖車中的移動式MRI系統的一部分。
9.根據權利要求7所述的裝置，其特征在于，所述偏轉板具有開口，其允許水沿著所述氣室的向下傾斜的下方內表面而從所述氣室中排出。
10.根據權利要求9所述的裝置，其特征在于，所述偏轉板中的所述開口包括這樣的孔，其在尺寸上設置成可允許水流過，但并不會使所述冷卻劑氣流轉向。
11.根據權利要求7所述的裝置，其特征在于，所述偏轉板使所述氣流以相對于水平方向成至少大約45°的角度而向上偏轉。
12.根據權利要求7所述的裝置，其特征在于，所述氣室通過所述外罩的側壁和后壁中的一個而通向所述周圍環境。
13.一種用于從失超管線中排放蒸發的冷卻劑氣流的裝置，其用于包含在移動拖車中的低溫單元，所述裝置包括腔室，其適合于從所述失超管線中接收所述蒸發的冷卻劑氣流，并將其引導到所述拖車外面；設置在所述腔室內的第一偏轉板和第二偏轉板，其用于當所述蒸發的冷卻劑經由所述腔室的第一排放口而離開所述腔室時，使所述蒸發的冷卻劑氣流相對于支撐所述拖車的表面而向上偏轉；通過所述第一偏轉板和第二偏轉板而從所述第一排放口劃分出來的第二排放口；其中，所述第一偏轉板和第二偏轉板相互重疊并相互間隔開一定間隙，所述間隙形成了將所述第一排放口和所述第二排放口相連的氣流通道，從而在所述低溫單元的失超過程中，在蒸發的冷卻劑經過所述氣室向外流動的過程中，周圍空氣可被吸入到所述第二排放口內，并流過所述間隙而流入所述第一排放口中。
14.根據權利要求13所述的裝置，其特征在于，所述低溫單元是包含在所述拖車中的移動式MRI系統的一部分。
15.根據權利要求13所述的裝置，其特征在于，所述偏轉板具有開口，其允許水沿著所述氣室的向下傾斜的下方內表面而從所述氣室中排出。
16.根據權利要求15所述的裝置，其特征在于，所述偏轉板中的所述開口包括這樣的孔，其在尺寸上設置成可允許水流過，但并不會使所述冷卻劑氣流轉向。
17.根據權利要求13所述的裝置，其特征在于，所述偏轉板使所述氣流以相對于水平方向成至少大約45°的角度而向上偏轉。
18.根據權利要求13所述的裝置，其特征在于，所述氣室通過所述拖車的側壁和后壁中的一個而通向所述周圍環境。
19.根據權利要求13所述的氣室，其特征在于，所述第一偏轉板和第二偏轉板以大致平行地間隔開的關系而設置在所述重疊的區域中，所述間隔開的設置形成了所述間隙。
20.根據權利要求19所述的氣室，其特征在于，所述間隙利用文丘里效應使周圍空氣被吸入到所述第二排放口中。
全文摘要
一種用于包含在可移動拖車中的移動式MRI系統的失超管線和排氣室構造，其包括帶偏轉板的排氣室，偏轉板將冷氣體的失超流向上引導，使其遠離周圍物體。另外，該氣室還包括有助于優化氣體流動和排水的雙排放口。偏轉板設計成可利用文丘里效應來產生周圍空氣的輔助流，以便在磁體失超時有助于使冷氣體流發生偏轉而遠離附近的行人，并可使維護人員在排氣室附近也能夠安全地填充磁體。
文檔編號B65D85/00GK1830699SQ20061000418
公開日2006年9月13日 申請日期2006年2月20日 優先權日2005年2月21日
發明者S·P·特羅維爾, K·懷特 申請人:西門子磁體技術有限公司