CN102778660B - 用于磁共振成像系统超导磁体的悬挂部件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于磁共振成像系统超导磁体的悬挂部件，包括一悬挂环，悬挂环的两端分别挂在悬挂基座上，所述悬挂环在两个悬挂基座之间形成两条直线段，两个悬挂基座各与连接板相连接，所述悬挂环的横截面由一条直线和一条圆滑曲线围成，所述圆滑曲线一侧与悬挂基座相接触。优选地，所述悬挂环的两条直线段之间连接有横向固定卡箍。本发明中悬挂环的横截面经过优化设计，以尽量减小截面内的应力集中。有利于提高悬挂环在误差装配环境中的抗拉能力，也可以提高其在振动状态下的使用性能。在增加横向固定卡箍后，在磁体振动过程中，可以限制悬挂环单边的横向位移，减小悬挂环根部的力矩和单边挠度变化范围，从而延长其疲劳寿命。

Description

用于磁共振成像系统超导磁体的悬挂部件

技术领域

本发明涉及采用超导磁体的磁共振成像系统，具体涉及磁共振成像系统中用于连接外部真空容器和内部热屏蔽层及液氦容器的悬挂部件。

背景技术

超导磁体是高场磁共振医疗影像系统的关键部件之一，悬挂系统是连接外部真空容器和内部热屏蔽层和液氦容器的部件。悬挂系统的绝热性能影响到超导磁体的整体漏热量，影响到超导磁体是否可以实现零液氦蒸发性能。悬挂系统的力学性能和疲劳寿命影响到磁体使用和运输过程中的抗振性能以及安全的长途运输里程。

根据现有公开的文献和专利，在磁共振成像系统所用超导磁体中，悬挂系统主要使用三种材料：高强度不锈钢、玻璃纤维加强复合材料和碳纤维加强复合材料。其传统的结构形式又分为两种：一种是杆状结构，另外一种是环状结构。针对玻璃纤维加强复合材料和碳纤维加强复合材料，则主要采用环状形式，以方便绕制并尽量利用纤维丝的强度。

中国实用新型专利ZL200820003843.7公开了一种磁共振设备超导磁体热屏蔽罩悬挂装置，它包括：一个包围超导磁体的低温容器，其中可容纳用来冷却所述超导磁体的冷却剂；一个包围低温容器的热屏蔽罩，该热屏蔽罩包括热屏蔽罩外筒和热屏蔽罩内筒；一个包围热屏蔽罩的真空套筒，该真空套筒包括真空外筒和真空内筒；和两组用于固定被连接部件的悬挂部件，包括第一组悬挂部件和第二组悬挂部件，第一组悬挂部件连接真空外筒与低温容器，第二组悬挂部件连接热屏蔽罩外筒与低温容器。悬挂部件可以由强度增强型的材料制备，比如：碳纤维增强聚合物(CFRP)、玻璃纤维聚合物(GRP)或奥氏体不锈钢。该专利仅披露了悬挂部件与真空套筒、热屏蔽罩和低温容器之间的连接关系，但并没有披露悬挂部件本身的结构。

图1、图2所示是一种现有的磁共振超导磁体悬挂部件的结构形式，其中悬挂环4使用玻璃纤维或碳纤维绕制而成，纤维丝和纤维丝之间使用环氧等材料紧密粘接并固化形成复合材料。悬挂环4的两端分别悬挂在金属制成的悬挂基座3上，两个悬挂基座3分别通过螺柱2与连接板1相连接。悬挂环4两端的连接结构基本是相同的，只是一端的连接板1用于连接磁体的外部真空结构，另一端几乎同样的连接板用于连接热屏蔽层或液氦容器。连接板1使用金属材料制造，一般由奥氏体不锈钢制成。在该现有技术中，悬挂环4的截面是正方形或长方形的，而方形截面的尖角处存在应力集中的现象，特别是当两端的悬挂基座3安装存在一定误差，两部件的中心线存在微小角度时，悬挂环4上会出现极大的局部应力，这样会影响悬挂环4的抗拉能力和使用寿命。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种改进的磁体悬挂部件，可以避免悬挂环上的应力集中现象，以克服现有技术的上述缺陷。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种用于磁共振成像系统超导磁体的悬挂部件，包括一悬挂环，悬挂环的两端分别挂在悬挂基座上，所述悬挂环在两个悬挂基座之间形成两条直线段，两个悬挂基座各与连接板相连接，所述悬挂环的横截面由一条直线和一条圆滑曲线围成，所述圆滑曲线一侧与悬挂基座相接触。

优选地，所述悬挂环的横截面为半圆形或半椭圆形。

优选地，所述悬挂基座为滚轮形，所述悬挂环挂在悬挂基座的轮缘上，沿悬挂基座的轴线穿设一根螺柱，所述连接板固定在所述螺柱上。

进一步地，沿所述悬挂基座的轮缘设有一道环形的凹槽，所述悬挂环位于该凹槽内，所述凹槽的截面形状也为圆滑曲线并与所述悬挂环的横截面相适配。

优选地，所述悬挂环的两条直线段之间连接有横向固定卡箍。

进一步地，所述横向固定卡箍由上、下两半扣合而成，两半之间通过螺栓可拆卸连接，横向固定卡箍的两端设有容纳所述悬挂环的槽孔。

优选地，所述悬挂环由碳纤维加强复合材料或玻璃纤维加强复合材料制成。

进一步地，所述横向固定卡箍采用与悬挂环相同的纤维材料横向绕制在所述悬挂环的两条直线段之间，并粘接固定成型。

与现有技术相比，本发明具有显著的有益效果：

1、本发明中悬挂环的横截面经过优化设计，由一条直线和一条圆滑曲线围成，以尽量减小截面内的应力集中。特别是当两端的悬挂基座安装存在一定误差，轴线不完全平行时，这种横截面的悬挂环可以避免出现极大的局部应力，有利于提高悬挂环在误差装配环境中的抗拉能力，也可以提高其在振动状态下的使用性能。本发明可以在不增加磁体漏热的条件下，增加磁体悬挂部件的稳定性，延长磁体悬挂部件的使用寿命，从而提高整个超导磁体以及磁共振成像系统的低温和抗振等性能。

进一步地，本发明在增加横向固定卡箍后，可以将悬挂环的两边固定住，在磁体振动过程中，可以限制悬挂环单边的横向位移，减小悬挂环根部(直线段的两端部)的力矩和单边挠度变化范围，从而延长其疲劳寿命。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1是现有的一种磁共振超导磁体悬挂部件的结构示意图。

图2是图1中A-A处的的剖视图。

图3是本发明一种磁共振超导磁体悬挂部件的结构示意图。

图4是图3中B-B处的的剖视图。

具体实施方式

如图3、图4所示，本发明一种用于磁共振成像系统超导磁体的悬挂部件，包括一悬挂环4，悬挂环4的两端分别挂在悬挂基座3上，悬挂环4在两个悬挂基座3之间形成两条直线段41、42，两个悬挂基座3各与连接板1相连接。其中，悬挂环4的横截面是由一条直线和一条圆滑曲线围成的，圆滑曲线所在的一侧与悬挂基座3相接触，这种截面有利于减小原来方形截面尖角处的应力。

在本发明的一个优选实施例中，悬挂环4的横截面为半圆形或半椭圆形，其圆弧面位于内侧，与悬挂基座3相接触。悬挂基座3为滚轮形，沿悬挂基座3的轮缘设有一道环形的凹槽31，所述悬挂环4就挂在该凹槽31内，凹槽31的截面形状与悬挂环4的横截面相适配，也是半圆形或半椭圆形。特别是当两端的悬挂基座3安装存在一定误差，两悬挂基座3的中心线不是完全平行，存有微小角度时，这种半圆或半椭圆截面的悬挂环可以避免出现极大的局部应力，有利于提高悬挂环在误差装配环境中的抗拉能力，也可以延长悬挂环在振动状态下的使用寿命。

沿悬挂基座3的轴线穿设一根螺柱2，所述连接板1固定在螺柱2上。悬挂环4两端的连接结构基本是相同的，只是一端的连接板用于连接磁体的外部真空结构，另一端几乎同样的连接板用于连接热屏蔽层或液氦容器。

在本发明的一个优选实施例中，悬挂环的两条直线段41、42之间连接有横向固定卡箍5。横向固定卡箍5可以使用与悬挂环4相同的材料制作，或者使用与悬挂环4的低温热收缩系数相近的材料制作，这样在低温环境中可以减小悬挂环4的内应力，以提高其性能。横向固定卡箍5将悬挂环两边的直线段41、42固定住，主要作用是在磁体处于振动状态时提高悬挂环4的使用性能。磁体一般由两种振动状态需要经历，一是运输过程，另一种是当磁共振系统运行时，由于梯度系统的工作，会使整个系统发生微小振动。横向固定卡箍5的作用是在振动过程中，限制悬挂环两条直线段41、42的横向位移，可以减小悬挂环根部(也就是两条直线段41、42的端部)的力矩和单边挠度的变化范围，从而延长其疲劳寿命。

横向固定卡箍5可以由上、下两半扣合而成，两半之间通过螺栓可拆卸连接，横向固定卡箍5的两端设有容纳悬挂环4的槽孔，以容许悬挂环的两条直线段41、42从中穿过。

在本发明的一个优选实施例中，悬挂环4由碳纤维加强复合材料或玻璃纤维加强复合材料制成。也就是说，悬挂环4由玻璃纤维或碳纤维绕制成环状，纤维和纤维之间使用环氧等材料紧密粘接固化形成复合材料，横向固定卡箍5可以采用上述分体式结构，以方便装配和拆卸。横向固定卡箍5也可以采用与悬挂环4相同的纤维材料横向绕制在悬挂环的两条直线段41、42之间，并粘接固定成型，不能单独拆卸。

Claims (7)

1.一种用于磁共振成像系统超导磁体的悬挂部件，包括一悬挂环（4），悬挂环（4）的两端分别挂在悬挂基座（3）上，所述悬挂环（4）在两个悬挂基座（3）之间形成两条直线段（41，42），两个悬挂基座（3）各与连接板（1）相连接，其特征是，所述悬挂环（4）的横截面由一条直线和一条圆滑曲线围成，所述圆滑曲线一侧与悬挂基座（3）相接触，所述悬挂环（4）的横截面为半圆形或半椭圆形。

2.根据权利要求1所述的悬挂部件，其特征是，所述悬挂基座（3）为滚轮形，所述悬挂环（4）挂在悬挂基座（3）的轮缘上，沿悬挂基座（3）的轴线穿设一根螺柱（2），所述连接板（1）固定在所述螺柱（2）上。

3.根据权利要求2所述的悬挂部件，其特征是，沿所述悬挂基座（3）的轮缘设有一道环形的凹槽（31），所述悬挂环（4）位于该凹槽（31）内，所述凹槽（31）的截面形状也为圆滑曲线并与所述悬挂环（4）的横截面相适配。

4.根据权利要求1所述的悬挂部件，其特征是，所述悬挂环的两条直线段（41，42）之间连接有横向固定卡箍（5）。

5.根据权利要求4所述的悬挂部件，其特征是，所述横向固定卡箍（5）由上、下两半扣合而成，两半之间通过螺栓可拆卸连接，横向固定卡箍（5）的两端设有容纳所述悬挂环（4）的槽孔。

6.根据权利要求1所述的悬挂部件，其特征是，所述悬挂环（4）由碳纤维加强复合材料或玻璃纤维加强复合材料制成。

7.根据权利要求4所述的悬挂部件，其特征是，所述横向固定卡箍（5）采用与悬挂环（4）相同的纤维材料横向绕制在所述悬挂环的两条直线段（41，42）之间，并粘接固定成型。