爆破片更换设备的制作方法

专利名称：爆破片更换设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种爆破片(burst disc)更换设备，其类型为(例如)用于 减轻关于从一超导磁体单元排放的致冷剂所累积的过大压力。
背景技术：
在核磁共4展成像(MRI)的领域中，磁共^展成像系统通常包括一个超导 磁体、复数个梯度和励磁线圈、复数个匀场线圈和一张病床。提供超导磁体 是为了产生较强的均匀的静态磁场，称为B。场，以便极化被测对象中的核自 旋。
目前，形成超导磁体的线圈由在非常低的温度下展现超导性质的金属制 成。为了实现超导，因而将超导磁体冷却到非常低的温度。 一种已知的致冷 剂冷却的超导磁体单元包括一个低温恒温器，其包括一个致冷剂容器。在致
冷剂容器内提供经冷却的超导磁体，致冷剂容器保持在 一 个外部真空腔室 (OVC)内。在致冷剂容器与OVC之间的真空空间中提供一个或一个以上热 辐射屏蔽件。在一些已知的布置中， 一个冷冻机安装在位于低温恒温器中的 一个冷冻机护套中，提供冷冻机是为了维持致冷剂容器中所提供的致冷剂的 温度。冷冻机有时还用以冷却所述辐射屏蔽件中的一者或一者以上。冷冻机 可以是双级冷冻机，第一冷却级热连接到辐射屏蔽件，以便提供到达第一温 度的冷却，通常在50 K到80 K的区域中。第二冷却级提供致冷剂气体到达 低得多的温度的冷却，通常在4 K到10 K的区域中。由于许多不同因素，所使用的致冷剂可能变热，例如由于致冷剂容器的 加热或形成线圈的超导电线的所谓的"失超"，且因此所使用的致冷剂的所 谓的"汽化"可能发生。当发生汽化时，必须限制超导磁体单元中的致冷剂
爆破片(或有时被称为防爆片(mpturedisc))是具有材料膜的片，其充当对 至多达到指定压力限度的流体的障壁，但在指定压力被超过后破裂，从而允 许流体在其中通过。然而，对于超导磁体单元来说， 一旦爆破片已由于过大 压力而破裂，致冷剂容器就暴露于大气，因此存在空气进入的风险。还必须 呼叫服务工程师以便更换损坏的爆破片。
第2005/198973 Al号美国专利公开案涉及一种爆破片配置，其包括一对 平行的爆破片、 一 个耦合到致冷剂容器且延伸到第 一 爆破片的第 一 流动路 径，以及一个可选地可耦合到致冷剂容器且延伸到第二爆破片的第二流动路 径。起初，气流是经由第一流动路径到达第一爆破片。当第一爆破片破裂时， 气流经由第二流动路径转向到第二未穿通的爆破片。然而，为了使气流的改 道发生，必须通知服务工程师并让其来到超导磁^本单元现场以便实现转向。 在这方面，这种类型的压力释放机构通常需要为两个流动路径中的每一者提 供一个阀，服务工程师关闭对应于失效爆破片的阀，并接着打开对应于剩余 的未失效爆破片的阀。 一旦转向已实施，服务工程师就可替换失效的爆破片。 此外，上文所描述的配置由于需要增加数目的接头而具有额外的潜在泄漏路 径。
如第2005/088266 Al号美国专利公开案中所描述的替代解决方案是提 供一个所谓的失超阀，其通常也配备有爆破片，因为此类阀容易由于来自排 放的冷气体冻结作用而发生故障。失超阀能够在排放流体之后由于轻微的压力增加而重新密封其本身。然而，如果失超阀内的爆破片由于阀未能打开而 破裂，那么服务工程师还必须来到超导磁体单元现场以便更换破裂的爆破
元因此变为不可用，直到爆破片被更换为止。此类阀布置还容易在失超阀未 能正确地重新密封的情况下允许空气进入。
US 6，109,042和US 2003/127132 Al揭示用以使用爆破片排放致冷剂的爆 破片相关措施。然而，与上述技术一样，这些文献描述需要在爆石皮片石皮裂之 后由服务工程师更换爆破片的措施。如将了解的那样，服务工程师出现场到 部署有超导磁体单元的场所的需要可能是昂贵的，且可能导致操作员无法使 用超导磁体单元，直到服务工程师更换破裂的爆破片为止。此外，如上文所 提及，当等待维护工程师时，致冷剂容器暴露于空气进入的可能性。

发明内容
根据本发明的第一方面，提供一种爆破片更换设备，其包括 一个片架 (magazine),其承载一个第 一爆破片和一个第二爆破片； 一条穿过所述片架 的流动路径，其用于排放流体，所述第一爆破片位于所述流动路径中，且所 述第二爆破片位于所述流动路径外；以及一个平移机构，其耦合到所述片架，
且经布置以允许手动平移所述片架，使得所述第二爆破片在使用中时移动到 所述流动路径中而代替所述第一爆破片。
所述片架可经布置以承载包括所述第一爆破片和所迷第二爆破片在内 的复数个爆破片。
所述片架可以枢转方式安装。或者，所述片架可经布置以线性平移。 所述第 一爆破片和所述第二爆破片可遵循一弧形平移路径。 所述片架可经布置以便遵循一大体上直的线平移。
6所述片架可经布置以至少在一个第一位置与一个第二位置之间作往复 运动。
所述设备可进一步包括一个用于防止所述第二爆破片与所述流动路径 不对准的机械止动件。
所述片架可界定一个大体上呈扇形的平面载体。 所迷片架可界定一个大体上呈矩形的载体。
所述载体可经布置以接纳一个更换爆破片以代替所述第一爆破片或所 述第二爆破片。
所述载体可经布置以可更换地保持所述第一爆破片和/或所述第二爆破片。
所述设备可进一步包括 一个入口，其安置在所述片架的一侧上；以及 一个偏置装置，其经布置以朝所述入口推动所述片架。
所述设备可进一步包括 一个第一表面和一个第二表面，其经布置以协 作以便克服所述偏置装置，从而在所迷第二爆破片正移动到所述流动路径中 时移动所迷片架，使其远离所述入口。
所述设备可进一步包括 一个出口，其流体耦合到大气或一个流体回收 单元，所迷片架密封地耦合到所述出口。
因此有可能提供一种爆破片更换设备，其避免了需要服务工程师在爆破 片破裂之后立刻且在每次爆破片破裂时出现场到超导磁体单元。因此，与超 导磁体单元相关的雄修成本降低，且延长了使用超导磁体单元的系统(例如 磁共4^成像系统)的运行时间，因为在服务工程师到来之前，超导磁体单元 的使用不必停止。此外，有可能提供一种设备，其使致冷剂容器向大气的暴 露减到最小，且因此使致冷剂容器的部分和/或与其耦合的部分的结冰减到最小。


现将参看附图，仅以实例的方式描述本发明的至少一个实施例，附图中
图1是构成本发明实施例的设备的示意图，其耦合到超导磁体单元；
图2是图1所示实施例中所使用的片架的示意图3是图2的片架的一部分的侧正视图4是沿着图5的线A-A的水平截面；以及
图5是构成本发明替代实施例的另一片架的示意图6是沿着图4的线B-B的水平截面。
具4本实施方式
在以下描述中，相同附图标记将始终用于识别相同部分。 参看图1,爆破片更换设备IOO包括一个具有一条穿过其中的流动路径 104的爆破片切换器102,流动路径104提供一入口 106与一出口 108之间的 流体连通。入口 106经由主排放导管113耦合到一个超导磁体单元112的容 器的访问塔110。出口108经由通风管(未图示)流体耦合到大气。然而， 所属领域的技术人员应了解，出口 108可耦合到一个致冷剂回收单元(未图 示)。超导磁体单元112在此实例中是一个成4象系统(例如磁共振成像(MRI) 系统)的一部分，且尤其包括一个致冷剂容器(未图示)，所述容器含有位 于其中的一个超导磁体(也未图示)。致冷剂容器填充有致冷剂，例如液氦。 爆破片切换器102包括一个平移机构，所述平移机构包括一个承载一第 一爆破片116和一第二爆破片118的片架114。片架114大体上构成用于爆 破片的载体，所述载体能够接纳爆破片，且包括一个用于将爆破片保持在其 中且同时允许更换所述爆破片中至少一者的合适机构。在此实例中，片架114 大体上是扇形的，且可旋转地安装在枢轴点200 (图2)处，片架114的枢轴
8点200经定位以使得由第一爆破片116和第二爆破片118的中心所描绘的弧 穿过流动路径104的中心。围绕枢轴点200安置例如弹簧的偏置装置(未图 示)。片架114通过一个可伸缩的偏置桥接导管(未图示)耦合到出口108， 以提供流动路径104的一部分。偏置桥接导管在其第一端处通过一个动态O 形环密封件(未图示)可滑动地耦合到出口 ！08,但被朝片架114推动。在 桥接导管的第二端提供一个第一 〇形环密封件，第一 〇形环密封件邻接片 架114的背面120。
片架114的外围202包括一个倾斜的圆周表面形成物，其大体上垂直于 片架114的一个平面而延伸。在这方面，所述表面形成物是一个安置在第一 爆破片116与第二爆破片118中间的斜坡长度204。在此实例中，斜坡长度 204从片架114的平面(靠近一条穿过第一爆破片116中心的想象的径向线 与外围202相交之处)上升，且在靠近(并在此之前) 一条穿过第二爆破片 118中心的想象的径向线与外围202相交之处下降。 一旦斜;皮长度204已上 升到最大高度，斜坡就回落，以在径向点之间的预定距离之后与片架114的 表面齐平。在爆破片切换器102的与片架114外围202相对的内表面上提供 对应的随动件122。图3中展示斜坡长度204的剖面。
一根杠杆206附接到片架114 ，以使得能够使用机械优点来平移片架114 。
入口 106具有一外围密封唇缘(未图示)，且每一爆破片116、 118具有 一外围0形环密封件208 (仅在图2中展示)。
一个与第一爆破片116相关联的爆破检测传感器(未图示)耦合到一个 控制系统(未图示)。
而且，访问塔110中的一个压力传感器用于感测致冷剂容器内的压力， 有时被称为"失超压力"。压力传感器也耦合到控制系统。
9在操作中，片架1M起初位于一第一位置，且第一爆破片116在流动路 径104中，O形环密封件208由偏置装置以密封方式推动以"t氐靠入口 106。
在制成致冷剂容器内超导磁体的超导材料失超的情况下， 一些致冷剂变 热且变相，例如进入气相且作为氦气(在此实例中)经由访问塔110而排放。
往回参看图l,氦气沿着主排放导管113行进，且邻近于安置在流动路 径104中的第一爆破片116而累积。 一旦主排放导管113中(且因此邻近于 第一爆破片116处)的压力超过与第一爆破片116的破裂点相关联的预定额 定压力，第一爆破片116就破裂，氦气经由出口 108和通风管安全地排放到 大气或排放到致冷剂回收系统(未图示)。
第一爆破片116的破裂由爆破检测传感器感测，且因此控制系统向包括 超导磁体单元112的成像系统的用户产生警"f艮，以通知用户第一爆破片已破 裂。致冷剂容器中导致破裂的升高的压力也由压力传感器检测，致冷剂容器 中的压力太高以致无法安全使用超导磁体。因此，控制系统使超导磁体单元 112的压缩机断电，且向用户发出警报，所迷警报通知用户压力过高。另夕卜， 因为超导磁体已失超，所以超导磁体不稳定且超导磁体不再产生磁场。用户 因此等待，直到压力已减小且压力警报消除为止，接着可安全更换破裂的第 一爆破片116。
一旦失超压力已减小到安全水平，用户或其他人员就可操作杠杆206， 以便使片架114围绕枢轴点200枢转。在拉动杠杆206时，片架114遵循一 弧形路径平移。在片架114平移时，随动件122与斜坡长度204协作，致使 斜坡表面204跨坐在随动件122上，从而轴向推动片架114^吏其远离入口 106, 从而克服偏置装置的力，且因此破坏第一爆破片116的O形环密封件208与 入口 106的外围密封唇缘之间的密封。片架114接着继续以随动件122与斜坡长度204的最高部分之间的相互 作用所规定的最大轴向距离平移。第一爆破片116因此从流动路径104中移 动出来，且继续远离流动路径而移动。同时，第二爆破片118接近流动路径 104,随动件122到达斜坡长度204的在此平移方向上下降的斜面。片架114 因此由偏置装置往回朝入口 106推动，使得在第二爆破片118变为与入口 106 轴向对准且移动成与入口 106配准时，第二爆破片118的O形环密封件208 与入口 106的外围密封唇缘密封啮合。因此，第二爆破片118移动到流动路 径104中的适当位置，而不会使第二爆破片118的O形环密封件绞缠。
因此片架114现已标引出一个位置，且已用完全密封且完整的第二爆破 片118更换第一破裂爆破片116,使得成像系统准备好继续操作。标引片架 114的过程且因此第一爆破片116的更换已完成，而无需服务工程师的任何 干预。当然，需要呼叫服务工程师来更换第一爆破片116,但不需要服务工 程师立即出现，且在过渡期间，成像系统仍可使用，因为完全密封的更换爆 破片处于适当位置。
在另一实施例(图4和图5)中，片架114包括第一爆破片116和第二 爆破片118。然而，片架114的形状大体上是矩形，且片架114是平移机构 的一部分，平移机构使片架114能够遵循第一位置与第二位置之间的一条大 体上直的线作往复运动。在这方面，提供一条上部轨道和一条下部轨道，片 架可沿所迷轨道平移。
片架U4包括一組上部横向滑道和一組下部橫向滑道。为了清楚起见， 图5中仅展示那組下部横向滑道220、 222。参看图6，该组下部横向滑道包 括位于片架114第一侧上的一对固定的横向滑道220以及位于片架114第二 侧上的一对偏置的横向滑道222。该对偏置的横向滑道222推动该对固定的
11横向滑道220，使其抵靠下部轨道224的第一侧223。在这方面，该对偏置的 横向滑道222包括通过一对相应的偏置装置228耦合到片架114的一对滑道 226。
还关于平移机构的上部轨道提供上述结构。
在此实例中，片架114的(与布置有那对偏置的横向滑道220的一侧相 对的) 一侧包括一上部边缘衬条230和一下部边缘衬条232，上部边缘衬条 230和下部边缘衬232中的每一者承载一对相应的间隔开的斜坡长度204。平 移机构的内部表面的上部和下部部分每 一 者也7 t载 一 对相应的间隔开的随 动件122。片架114还《(载一个把手234以供用户致动。
在此实例中， 一旦失超压力已减小到安全水平，用户或其他人员就可操 作把手234，以便(例如)通过推动片架114而以大体上直的线平移片架114。 在推动把手234时，片架114遵循大体上直的路径而平移，随动件122与相 应的相对斜坡长度204协作，从而致使斜坡表面204跨坐在随动件112上并 轴向推动片架114，使其远离入口 106。因此片架114克服滑道的偏置装置 228的力，且因此破坏第一爆破片116的 形环密封件208与入口 106的外 围密封唇缘之间的密封。
片架114接着继续以随动件122与斜坡长度204的最高部分之间的相互 作用所规定的最大轴向距离平移。第一爆破片116因此从流动路径104中移 动出来，且继续移动以远离流动路径。同时，第二爆破片118接近流动路径 104，随动件122到达斜坡长度204的在此平移方向上下降的相应斜面。片架 114因此由偏置的横向滑道222的偏置装置228往回朝入口 106推动，使得 在第二爆破片118变为与入口 106轴向对准且移动成与入口 106配准时，第 二爆破片118的O形环密封件208与入口 106的外围密封唇缘密封啮合。因
12此，第二爆破片118移动到流动路径104中的适当位置，而不会使第二爆破 片118的O形环密封件绞缠。
因此片架114现已标引出一个位置，且已用完全密封且完整的第二爆破 片118更换第一破裂爆破片116,使得成像系统准备好继续操作。
尽管已在水平实施方案的上下文中描迷了以上实例，但所属领域的技术 人员应了解，平移机构和片架1H的其它定向是可能的，例如垂直定向。
应了解，尽管已在一个第一爆破片116和一个第二爆破片118的上下文 中描述了以上实例，但片架114可具备一个或一个以上额外的爆破片，且以 类似于上文所述的方式提供更多数目的斜坡长度。
如果需要的话，上述实施例可具备末端止动件以限制片架114的平移且 /或防止爆破片与流动路径104不对准。
尽管上文所迷的用于标引片架1H的技术是纯机械实施方案，但所属领 域的技术人员应了解，可使用电动机、液压装置、气压装置或任何其它合适 的动力驱动实施方案来使片架122旋转。
虽然已在将氦用作致冷剂选择的上下文中描述了以上实施例，但所属领 域的技术人员应了解，氦并非强制性的，可使用其它致冷剂。而且，虽然在 MRI系统的上下文中描述了以上实施例，但可相对于任何合适的断层摄影系 统而4吏用所述实施例。
权利要求
1. 一种爆破片更换设备，包括一个片架，其承载一第一爆破片和一第二爆破片；一条穿过所述片架的流动路径，其用于排放流体，所述第一爆破片位于所述流动路径中，且所述第二爆破片位于所述流动路径外；以及一个平移机构，其耦合到所述片架，且经布置以允许平移所述片架，使得所述第二爆破片在使用中时移动到所述流动路径中，以代替所述第一爆破片。
2. 根据权利要求1所述的设备，其中所述片架经布置以承载包括所迷第 一爆破片和所述第二爆破片在内的复数个爆破片。
3. 根据权利要求l或权利要求2所述的设备，其中所述片架以枢转方式安装。
4. 根据权利要求l或权利要求2所述的设备，其中所述片架经布置以线性平移。
5. 根据前述权利要求中任一权利要求所述的设备，其中所迷第一爆破片和所述第二爆破片遵循一弧形平移路径。
6. 根据权利要求l、 2或4所述的设备，其中所述片架经布置以便遵循一大体上直的线平移。
7. 根据前述权利要求中任一权利要求所述的设备，其中所述片架经布置以至少在一第一位置与一第二位置之间作往复运动。
8. 根据前述权利要求中任一权利要求所迷的设备，其进一步包括一个用于防止所述第二爆破片与所述流动路径不对准的机械止动件。
9. 根据权利要求1到5中任一权利要求所述的设备，其中所述片架界定一大体上呈扇形的平面载体。
10. 根据权利要求l、 2、 4或5所述的设备，其中所述片架界定一大体上呈矩形的载体。
11. 根据权利要求9或权利要求IO所述的设备，其中所述载体经布置以接纳一更换爆破片，以代替所述第一爆破片或所述第二爆破片。
12. 根据前述权利要求中任一权利要求所述的设备，其进一步包括一个入口，其安置在所述片架的一侧上；以及一个偏置装置，其经布置以朝所述入口推动所述片架。
13. 根据权利要求12所述的设备，其进一步包括 一第一表面和一第二表面，其经布置以协作以便克服所述偏置装置，从而在所迷第二爆破片正移动到所述流动路径中时，移动所迷片架远离所迷入口 。
14. 根据前述权利要求中任一权利要求所迷的设备，其进一步包括一个出口，其流体耦合到大气或一个流体回收单元，所述片架密封地耦合到戶斤迷出口。
15. 根据前述权利要求中任一权利要求所述的设备，其中所述平移机构经布置以允许手动平移所述片架。
16. —种磁共4展成像系统，其包括才艮据前述4又利要求中任一权利要求所述的爆破片更换设备。
17. —种大体上如上文中参看附图所描述的爆破片更换设备。
全文摘要
一种爆破片更换设备(102)，包括一个片架(114)，其承载一第一爆破片(116)和一第二爆破片(118)。所述设备还包括一条穿过所述片架(114)的流动路径(104)，其用于排放流体。所述第一爆破片(116)位于所述流动路径(104)中，且所述第二爆破片(118)位于所述流动路径(104)外。还提供一个平移机构，其耦合到所述片架(114)，且经布置以允许手动平移所述片架(114)，使得所述第二爆破片(118)在使用中时移动到所述流动路径(104)中以代替所述第一爆破片(116)。
文档编号F17C13/12GK101509601SQ200910005839
公开日2009年8月19日 申请日期2009年2月5日 优先权日2008年2月15日
发明者特雷弗·B·赫斯本德, 菲利普·A·C·沃尔顿, 马修·霍布斯 申请人:西门子磁体技术有限公司