低温恒温器穿透管支撑件.pdf

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摘要
申请专利号:

CN85106738

申请日:

1985.09.05

公开号:

CN85106738A

公开日:

1986.06.10

当前法律状态:

终止

有效性:

无权

法律详情:

|||授权|||审定||||||公开

IPC分类号:

F25D3/10; //G01N24/02

主分类号:

F25D3/10; //G01N24/02

申请人:

通用电气公司

发明人:

伊万杰罗斯·特赖方·拉斯卡里斯

地址:

美国纽约州斯克闪克塔迪

优先权:

1984.10.15 美国(US) U.S.S.N661,013

专利代理机构:

中国专利代理有限公司

代理人:

曹永来

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内容摘要

在低温恒温器内壁和外壁之间伸展的穿透管,必须有薄壁结构以降低热传导。但是,内壳能够承担与外壳作相对运动的低温恒温器结构,尤其是在运输中或在热收缩时,必须寻找一种装置,承受这种运动,而不在薄壁穿透管上造成较大的应力。因此,本发明提出一种支承板和波纹管装置,吸收恒温器内壳的轴向运动,热膨胀和收缩以及摇摆运动,而同时保证维持低温恒温器内外壁之间的真空状态。

权利要求书

1: 一种低温恒温器的穿透组合件有一个内壁(12)和一个外壁(13),上述组合件由下列各项组成: 一根穿透管(11)和上述内壁(12)固定,并从上述外壁(13)上的一个孔(22)中伸出; 一个外法兰盘(15)和上述穿透管(11)的外端固定; 一个气密波纹管(16)和上述外法兰盘(15)固定并从上述法兰盘(15)上向着上述外壁(13)伸展,上述波纹管(16)还和低温恒温器的上述外壁(13)相对固定,因而圈围上述孔(22)。 有一个垫圈形的支承板(18)以容纳上述穿透管(11),上述支承板(18)放在上述外壁(13)和上述法兰盘(15)之间; 有装置夹持上述支承板(18),使它仅限于在与上述外壁(13)基本平行的平面内活动; 把上述外法兰盘(15)和上述支承板(18)固定的装置。
2: 如权利要求第1项中之组合件,特征为上述支承板(18)包括一个有润滑材料涂复的支承表面(21)。
3: 如权利要求第2项中之组合件,特征为上述润滑材料为聚四氟乙烯。
4: 如权利要求第1项中之组合件,特征为上述夹持装置为一个杯形定位法兰盘(19),与上述外壁(13)固定。
5: 如权利要求第4项中之组合件,特征为上述定位法兰盘(19)和 一个固定在上述外壁(13)上之圆形凸台(26)固定。
6: 如权利要求第5项中之组合件,特征为上述波纹管(16)和上述凸台(26)固定。
7: 如权利要求第1项中之组合件,特征为上述穿透管(11)由从包括不锈钢和铝的一组材料中选用制成。
8: 如权利要求第1项中之组合件,特征为上述外法兰盘(15)由从包括不锈钢和铝的一组材料中选用制成。
9: 如权利要求第1项中之组合件,特征为上述支承板(18)用由从包括不锈钢和铝的一组材料中选用制成。
10: 如权利要求第1项中之组合件,特征为上述凸台(26)由从包括不锈钢和铝的一组材料中选用制成。
11: 如权利要求第4项中之组合件,特征为上述定位法兰盘(19)由从包括不钢锈和铝的一组材料中选用制成。
12: 如权利要求第1项中之组合件,特征为上述穿透管(11)用一个环圈(11)固定在上述的内壳上。

说明书


本发明有关低温恒温器的构造,具体有关水平薄壁穿透管的支承装置,使低温恒温器内壳和低温恒温器外壳可以相对活动而不对穿透管造成过份的应力。本发明还和低温恒温器的冷却剂贮藏构造有关,冷却剂有如液态氦,用于医疗诊断用的核磁共振(NMR)成像系统的主磁铁超导绕组的冷却。

    常用的NMR成象系统低温恒温器有一个典型的要求,就是在运输时为了插进临时的加劲支撑,保护磁铁和内部组件,便要求把真空中断。因此,在运输这种超导磁铁时,在为拆除临时支撑而拆卸磁铁后,要求重新形成内部的真空状态。这是一个耗费时间的操作。在常用的低温恒温器设计中,常常需用大型的弹性橡胶密封件,以便组装和拆卸。此外,在低温恒温器的其他设计中,设有低温恒温器非金属内腔管壁,防止NMR梯级线圈在通电时产生涡流电场的畸变。在典型上,这些梯级线圈(gradient    coils)放置在磁铁组合件的内腔里。然而,弹性橡胶密封件和非金属内腔管都可被气体渗透,在设备的长期运转中,两种设计都会造成内部真空状态受污染。因此低温恒温器需要定期抽气。而且,更换密封件时要求定期完全停机,并把超导体绕组加温到环境温度条件。因此,可以看到保持低温恒温器内有永久的真空是适宜的,不仅为了便于运输,而且为了长期的运转。

    通常的低温恒温器的设计典型上还使用一个操作口,作添注液态氦之类的冷却剂用,操作口位于低温恒温器圆筒形结构的不方便的顶部位置上。这种冷却剂注口装置,习惯放置在低温恒温器的弧形侧表面上,相当增大了低温恒温器总成的总尺寸。把产生NMR全身成像用的强磁场的超导绕组,安装在低温恒温器中时就有相当大的不利之处。因此磁铁总成的内腔管的尺寸必须很大,足以容纳人体全身,典型的内腔管的直径约达到一公尺,磁铁和低温恒温器的总尺寸对成本影响相当大,尤其明显的是磁铁的本身,而且影响建造工作室和安装设备的结构的费用。因此,按理想,低温恒温器的壳体最好有水平方向上的操作口装置,作灌注液态冷却剂和电线的通入之用,这些装置设放在低温恒温器的端面上。

    为了降低低温恒温器外壳壁和内壳壁之间的热传导,采用了一种薄壁的穿透管。此外,在低温恒温器的内壳和外壳之间,保持真空状态,并且在内壳的两端,使用一组支撑干系,把内壳支撑在外壳的内部。还可以注意到,在这类低温恒温器的结构中,在典型的安排上还设有中间壳和辐射热防护屏,以提高低温恒温器的效率。但是,最好有一组支撑干系,可以作轴向的移动,以便在运输时内壳可以在轴向上移动,并在固定的位置上锁定。这便可能在磁铁和低温恒温器总成的运输时,保持随时能工作的状态,也就是把磁铁和线圈超导体冷却到它们的临界温度以下的冷却状态。这便可能迅速将系统安装。

    但是低温恒温器的内壳和外壳之间的相对移动,能在薄壁穿透管上严重加力。因此,本发明的一个目的,是给相当脆弱的穿透管提供一个支撑件。除了专为运输的目的而为低温恒温器内壳安排轴向运动,以便把内壳在固定位置上锁定外,内壳还可能出现横向或摇摆的运动由于低温恒温器的内壳和外壳的相对运动,和内壳及外壳固定的薄壁穿透管还可能承受潜在的损害性的机械应力。而且,不同的热膨胀和收缩作用,也对在内壳壁和外壳壁上牢固固定的穿透管作用而造成应力。在运输时,内壳的大横向位移和摇摆动作可能使薄壁穿透管承受的高弯曲应力超过了屈服强度。并且,由于低温恒温器的真空,和与外部的磁铁物体的相互磁性影响,该管子还必须能抵抗轴向负荷。

    根据本发明提出的一个优先实施例,低温恒温器的一个穿透组合件有一根穿透管,和低温恒温器的一个内壁固定,并从低温恒温器的一个外壁上的孔中穿出;穿透管有一个外法兰固定在它的外端上,有一条气密波纹管固定在外法兰上,并从外法兰伸向外壁,围在外壁上的孔的周围;有一个垫圈形的支承板,和把支承板固定在基本与最外壁平行的平面内的装置。支承板和外法兰固定,诸如用螺栓在支承板压紧装置的径向槽孔内穿过。支承板最好有一个有涂复层的表面,便利随时发生的横向动作。因此,在有需要时穿透件可以作轴向通过波纹管的动作。横向动作和摇摆动作由波纹管和支承组合件共同承受,支承组合件主要起止推轴承的作用。

    因此,本发明的目的之一,是提供一种低温恒温器薄壁穿透管的支承装置。

    本发明的另一个目的是提供一种穿透支承结构,保持内部的真空状态。

    本发明还有一个目的,是提出一种低温恒温器内壳和外壳之间的穿透管,穿透管显现低度的导热性。

    本发明的最后一个目的(但本发明的目的并不以此为限),是防止低温恒温器穿透管上发生高的弯曲压力。

    被认为是本发明的主题的,在本说明书的最终部分中有详细的列明和明确的宣称。但是,对本发明所包括的构造和实施方法方面,以及其他的目的和优点,参考下面的叙述并对照附图,便可以作最清楚的了解,附图内容如下:

    附图为根据本发明提出的低温恒温器总成的一个侧视剖面图,具体表示在低温恒温器内壳壁和外壳壁之间伸展的穿透管,附图内容如下:

    附图展示在低温恒温器内壳壁12和低温恒温器外壳壁13之间伸展的低温恒温器穿透管11的剖视图。在整个图中,除支承板18上的涂复层21外,全部示出的结构都是金属制造。具体而言,金属结构最好由非磁性合金,诸如铝或不锈钢组成。具体而言,穿透管11最好由不锈钢组成。

    在穿透管11的内端,或称冷端,通过过渡环圈14和低温恒温器的内壳壁12连接,环圈14最好含有铝。环圈14用钎焊和穿透管11的一端焊接,用熔焊和内壳壁12焊接,如图所示,穿透管11从低温恒温器外壳壁13上的孔22中穿过。穿透管11用熔焊与外法兰15焊接,外法兰盘15最好也用不锈钢制造。金属波纹管16和法兰盘15用可密封的方式固定,因而圈围穿透管11,并向外壳壁13直接或间接作可密封的连接,从而圈围孔22。波纹管16提供充分的挠性,以便作大横向位移。波纹管16可以直接固定在外壁13上,但也可以固定在圆形凸台26上,凸台26本身用焊缝27和外壁13固定。具体而言,内壳壁12,环圈14,穿透管11,法兰盘15,波纹管16,凸台26和外壳壁13,全部形成低温恒温器内壳和外壳之间的一个可抽成真空的器积。

    螺栓17(图中仅示其一)用任何便利的方法和法兰盘15固定,诸如螺母24及25,如图所示。螺栓17的一端和法兰盘15固定,另一端和放在凸台26及杯形定位法兰盘19之间的剖分环形支承板18连接。定位法兰盘19和凸台26,用任何便利的方法固定,诸如用图中所示的螺栓23固定。支承板18上有一层滑动涂复层,诸如用聚四氟乙烯(PTFE)制造的涂复层。为了这个目的,可用的材料有如特氟隆(注册商标商品)和Rulon(注册商标商品)等。螺栓17直接用螺纹拧入支承板18中。还可以看到凸台26和定位法兰盘19共同提高了一条槽道,支承板18可以在槽道内进行基本与外壳壁13的平面平行的横向动作。支承板18上的涂复层21可便利这种动作,而防止咬死,而在薄壁管11上造成应力。此外,可以看到螺栓17在定位法兰盘19的径向槽孔20中穿过。支承板18由定位法兰盘19作轴向止动,但可自由作横向活动,起止推轴承的作用。在支承板18和它们壳体之间有一个轴向间隙,接受穿透管11的小幅度摇摆动作。

    根据上文应该能理解到本发明穿透管总成允许穿透管活动,这活动有利于防止薄壁结构有过高的应力。还可以看到波纹管16可以使内壳和外壳作所需的轴向定位,同时在有涂复层的支承板18配合下,当低温恒温器运输时还使内壳和外壳作有限度的横向运动和摆动。此外,可以看到本发明的穿透管总成提供了条件,补赏低温恒温器内壳和外壳之间的不同程度和速度的热膨胀,尤其在低温恒温器的冷却剂灌注作业中。

    虽然本文对本发明按照了它的某种优先实施例作了详细的叙述,但是精于本行技艺的人还可以对本发明作出许多的修改或变化。因此,附于本文后面的权利要求,目的在于包括全部这些符合本发明的真正精神和范围的修改和变化。

    补正    85106738

    文件名称    页    行    补正前    补正后

    说明书    4    18    壁13直接    壁13伸展,和它直接

    说明书    4    23    的器积。    的容积。

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在低温恒温器内壁和外壁之间伸展的穿透管,必须有薄壁结构以降低热传导。但是,内壳能够承担与外壳作相对运动的低温恒温器结构,尤其是在运输中或在热收缩时,必须寻找一种装置,承受这种运动,而不在薄壁穿透管上造成较大的应力。因此,本发明提出一种支承板和波纹管装置,吸收恒温器内壳的轴向运动,热膨胀和收缩以及摇摆运动,而同时保证维持低温恒温器内外壁之间的真空状态。。

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