[發明專利]具有冷卻系統的磁共振裝置及冷卻超導主勵磁線圈的方法

有效

• 申請號: 201410191951.1
• 申請日: 2014-05-08
• 公開（公告）號: CN104138262B
• 公開（公告）日: 2016-10-19
• 發明（設計）人: S.比伯;T.斯佩克納
• 申請（專利權）人: 西門子公司
• 主分類號: A61B5/055
• 分類號: A61B5/055;G01R33/3815;H01F6/04
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 謝強

技術領域

本發明涉及一種具有磁體單元和其他單元的磁共振裝置，所述磁體單元包括至少一個超導主勵磁線圈、包圍該至少一個超導主勵磁線圈的磁體殼體單元、具有用于冷卻至少一個超導主勵磁線圈的至少一個冷卻循環和熱吸收單元的冷卻系統。

背景技術

磁共振裝置為了冷卻超導主勵磁線圈通常包括具有兩個冷卻循環的冷卻系統。第一冷卻循環在此熱耦合到具有氦壓縮機和構造為用于冷卻在大約-270℃溫度時的氦的冷頭的低溫單元。在此低溫單元的廢熱被傳輸到第一冷卻循環。冷卻系統的第二冷卻循環熱耦合到第一冷卻循環，從而第一冷卻循環的熱能被傳輸到第二冷卻循環。這樣確保第一冷卻循環始終具有用于冷卻低溫單元的有利的低溫。

如果現在發生第二冷卻循環的失效，則超導主勵磁線圈的冷卻不再得到保證，因為這最終也導致第一冷卻循環的過熱和/或斷開。特別地，在第二冷卻循環失效的情況下需要斷開第一冷卻循環，因為不再導出第一冷卻循環的和由此低溫單元的廢熱。如果低溫單元(特別是氦壓縮機和冷頭)不再能夠被運行，則這導致在低溫單元的氦容器中存在的氦的蒸發和由此提高在氦容器中的氦壓力。在此如果氦壓力超過了邊界值，則氦從氦容器中開始泄漏，由此對于磁共振設備的運行可能產生在重新取得氦的情況下的高成本。例如在冷卻系統失效的情況下可能包括每小時大約2升至3升液態氦的蒸發率。

該問題特別是在具有降低的氦填充體積的磁共振裝置情況下是特別不利的。在此在冷卻系統失效的短的持續時間之后就已經可能低于對于磁共振裝置的安全運行來說所需的在氦容器內部的最小的液態氦填充量。

發明內容

本發明要解決的技術問題特別地在于，提供一種用于冷卻至少一個超導主勵磁線圈的冷卻系統，其在冷卻系統的單個子組件發生故障的情況下還保證超導主勵磁線圈的冷卻，并且由此還保持主磁體的超導能力。

本發明從具有磁體單元和其他單元的磁共振裝置出發，所述磁體單元包括至少一個超導主勵磁線圈、包圍該至少一個超導主勵磁線圈的磁體殼體單元、具有用于冷卻至少一個超導主勵磁線圈的至少一個冷卻循環和熱吸收單元的冷卻系統。

建議冷卻系統具有帶有至少一個第一冷卻模式的轉換單元，其中轉換單元在第一冷卻模式中將冷卻系統的至少一個冷卻循環與其他單元耦合以用于熱能交換。由此可以借助磁共振裝置的其他單元有利地支持超導主勵磁線圈和/或冷卻系統的冷卻運行。特別地在此可以在熱吸收單元發生失效和/或故障的情況下保持超導主勵磁線圈和/或冷卻系統的冷卻運行，因為有利地，熱能可以從冷卻循環被輸出到其他單元。特別地在此可以保證超導主勵磁線圈的超導能力。在此可以有利地降低和/或防止特別是在熱吸收單元發生失效和/或故障期間用于冷卻超導主勵磁線圈的低溫單元的冷卻液、例如氦的蒸發率。有利地，其他單元包括至少一個子組件，該子組件具有高的熱容和/或高的質量，從而可以進行在其他單元內部熱能的吸收和/或中間存儲，并且這樣可以補償特別是熱吸收單元的失效。其他單元可以包括構造為特別地用于熱能吸收的單元和/或包括在磁共振裝置內部承擔其他功能并且僅在轉換單元的第一冷卻模式中承擔熱能吸收和/或熱能的中間存儲的附加功能的單元。在此意義上，轉換單元特別地理解為根據冷卻模式將冷卻循環與熱吸收單元和/或與其他單元關于在冷卻循環和熱吸收單元和/或其他單元之間的熱能交換進行耦合的單元。有利地，在第二冷卻模式中冷卻循環與用于在冷卻循環和熱吸收單元之間熱交換的熱吸收單元耦合。此外，冷卻循環與其他單元的耦合應當理解為特別是熱耦合。冷卻系統的冷卻循環優選與超導主勵磁線圈的低溫單元熱耦合，其中低溫單元具有用于冷卻超導主勵磁線圈的特別是氦冷卻循環的氦壓縮機和/或冷頭，從而借助轉換單元可以將氦冷卻循環的和/或氦壓縮機的廢熱經過冷卻循環引導到其他單元。熱吸收單元在此可以包括第二冷卻循環，其優選與至少一個冷卻循環分開地構造，和/或包括熱吸收單元，其至少部分地可以集成到至少一個冷卻循環中，例如集成到將冷卻循環的熱能輸出到環境(特別是空氣)中的熱交換單元中。

此外建議轉換單元具有至少兩個冷卻模式并且對轉換單元的冷卻模式的選擇取決于熱吸收單元的運行狀態。在此有利地可以實現用于冷卻和/或用于導出超導主勵磁線圈的低溫單元的熱能、特別是氦冷卻循環的熱能的冗余的冷卻系統。熱吸收單元的運行狀態例如可以包括熱吸收單元的正常的冷卻狀態或熱吸收單元的故障狀態。在此，在熱吸收單元的正常冷卻狀態中例如經過熱交換器將熱能從冷卻循環傳輸和/或引導到熱吸收單元、特別是到熱吸收單元的冷卻介質，例如到空氣。在熱吸收單元的故障狀態中出現熱吸收單元的失效和/或故障，從而熱能從冷卻循環到熱吸收單元的交換的功能被阻礙。