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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Überwachung eines Turmrohres
bei einem mit flüssigem
Gas gefüllten
Kryotank, in dem sich die supraleitenden Spulen eines Kryomagneten
befinden. Derartige Kryomagnete werden insbesondere bei der medizinischen
Bildgebung bei Magnet-Resonanz-(MRT)-Geräten eingesetzt.
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In
der medizinischen Bildgebung haben MRT-Geräte in den letzten Jahren zunehmend
an Bedeutung gewonnen. Um mit derartigen Geräten Bilder anzufertigen, werden üblicherweise
unterschiedliche magnetische Felder, die in ihrer räumlichen
und zeitlichen Charakteristik genauestens aufeinander abgestimmt
sind, miteinander kombiniert. Eines dieser Magnetfelder ist ein
statisches Magnetfeld mit einer hohen Feldstärke von üblicherweise 1,5 bis 3 Tesla
und sogar mehr. Um derart hohe Feldstärken zu erzeugen, wird meist
ein Kryomagnet eingesetzt, dessen Leiterdrähte aus einem supraleitenden Material,
beispielsweise einer Niob-Titan-Legierung, bestehen. Die Kühlung der
Leiterdrähte
und die Aufrechterhaltung des supraleitenden Zustandes erfolgen
durch flüssiges
Helium. Die Leiterdrähte
befinden sich dabei in einem Kryotank. Üblicherweise weist der Kryotank
ein sogenanntes Turmrohr auf, über
das das flüssige
Helium eingefüllt
werden kann.
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Selten
tritt bei einem Kryomagneten ein sogenannter Quench auf. Hierunter
wird die Änderung des
supraleitenden Zustandes eines Leiterdrahtes in den normalleitenden
Zustand verstanden, die verschiedene Ursachen haben kann. Die dabei
entstehende starke Erwärmung
des Leiterdrahtes führt
zu einer raschen Verdampfung des flüssigen Heliums. Um einen Schaden
am Gerät
zu vermeiden, müssen die
plötzlich
entstehenden großen
Volumina an Heliumgas rasch aus dem Kryotank geführt werden, damit der Kryomagnet
nicht berstet. Das dabei austretende He liumgas kann dabei auch Personen
gefährden
(Erstickungsgefahr). Bei Kryomagneten ist daher üblicherweise ein Quenchrohr
mit dem Kryotank verbunden, das üblicherweise
vom Turmrohr aus eine Verbindung des Kryotanks mit der Außenwelt
schafft. Die bei einem Quench entstehenden großen Volumina an Heliumgas werden
folglich über
das Turmrohr und über
das Quenchrohr von dem Inneren des Kryotanks ins Freie geleitet.
Der Durchmesser des Quenchrohres beträgt dabei üblicherweise 10 bis 40 cm.
Der Durchmesser des Turmrohres kann kleiner sein, da das Heliumgas
bei einem Quench an dieser Stelle noch sehr kalt ist und erst im
Verlauf des Quenchrohres aufgrund der Erwärmung expandiert. Um den Abtransport
der Gasmengen zu gewährleisten, dürfen das
Turmrohr und das Quenchrohr nicht verstopft sein.
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Eine
mögliche
und besonders gefährliche Verstopfung
ist die Vereisung im Turmrohr des Magneten. Derartige Vereisungen
können
beispielsweise durch Undichtigkeiten oder durch Fehlbedienung beim
Nachtanken mit flüssigem
Helium entstehen. Das Eis besteht dabei aus gefrorener Luft. Ein
vereistes Turmrohr muss durch Beseitigen des Eises – beispielsweise
durch vorsichtiges Einblasen von warmem Heliumgas auf das Eis – wieder
durchgängig gemacht
werden. Ansonsten könnte
bei einem Quench der Magnet bersten, was einerseits das Gerät beschädigen und
andererseits Personen, die sich im Umkreis des Magneten aufhalten,
gefährden
würde.
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Bislang
wird ein Turmrohr regelmäßig, beispielsweise
im Rahmen von jährlichen
Wartungsarbeiten, durch Begutachtung überprüft. Dazu wird z.B. eine Öffnung am
Turmrohr zeitweilig mit einem Plexiglas abgedichtet und dadurch
hindurchgeschaut. Je nach Wartungsintervall kann es vorkommen, dass das
Turmrohr im Intervall unerkannt vereist. Falls dann ein Quench auftritt,
besteht eine Gefährdung des
Gerätes
und der Personen.
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Die
EP 1 180 694 A1 offenbart
eine Vorrichtung und ein Verfahren zur drahtlosen Überwachung eines
mobilen Magneten, insbesondere eines supraleitenden Magneten eines
MR-Gerätes.
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Hierbei
ist offenbart, dass der Magnet ein Kühlsystem umfasst, das mittels
von im Kühlsystem angeordneten
Sensoren überwacht
wird. Beispielsweise können
so das Niveau der Kühlflüssigkeit,
dessen Temperatur, dessen Druck, ein Kompressorstatus und ein Status
des Magnetsystems überwacht werden.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur einfachen
und zeitsparenden Überwachung
eines Turmrohres bei einem MRT-Gerät bereitzustellen.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
eine Vorrichtung zur Überwachung
eines Turmrohres bei einem Kryomagneten nach Anspruch 1. Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Vorrichtung sind Gegenstand weiterer Ansprüche.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
zur Überwachung
eines Turmrohres bei einem Kryomagneten weist zumindest eine Überwachungseinheit
auf, die in funktioneller Wechselwirkung mit einem Zustand des Inneren
des Turmrohres eines Kryomagneten zur Überwachung der Durchgängigkeit
des Inneren des Turmrohres steht. Durch eine derartige Überwachungseinheit
kann auch ohne den vergleichsweise aufwändigen Schritt der direkten
visuellen Inspektion das Innere des Turmrohres überwacht werden.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung arbeitet die Überwachungseinheit
mit optischen Mitteln, um den Zustand des Inneren des Turmrohres
zu überwachen.
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Bevorzugterweise
ist die zumindest eine Überwachungseinheit
eine optische Bildaufnahmeeinheit, die derart am Turmrohr angeordnet
ist, dass ein optisches Bild vom Inneren des Turmrohres anfertigbar
ist.
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Mit
einem vom Turmrohr angefertigten Bild kann ein Anwender stets auf
einfache und zeitsparende Weise das Innere des Turmrohres begutachten
und eine mögliche
Verstopfung, beispielsweise durch eine Vereisung, auf schnelle und
einfache Weise erkennen. Da das Anfertigen des Bildes problemlos
und schnell vollzogen werden kann, ist es möglich, das Turmrohr wesentlich öfter zu
inspizieren als bei der bisherigen Methode, die aufgrund der relativ aufwändigen Inspektion
lediglich im Rahmen von üblicherweise
jährlich
durchgeführten
Wartungsarbeiten eingesetzt wurde. Nun kann das Turmrohr z.B. täglich inspiziert
werden, sodass mögliche
Verstopfungen wesentlich früher
erkannt und beseitigt werden können.
Eine derartige Bildaufnahmeeinheit kann beispielsweise eine Kamera
sein.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist an der Bildaufnahmeeinheit zumindest eine Beleuchtungseinheit
angeordnet, die vorteilhafterweise zumindest eine Leuchtdiode umfasst,
da diese kostengünstig
und aufgrund ihrer langen Lebensdauer einfach zu warten ist.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist die Bildaufnahmeeinheit vom Inneren des Turmrohres über ein
optisch transparentes Fenster abgetrennt. Auf diese Weise kann die
empfindliche Optik der Bildaufnahmeeinheit vor dem relativ kalten
Heliumgas und damit auch ihrerseits vor einer Vereisung geschützt werden.
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Am
optisch transparenten Fenster ist vorteilhafterweise eine Heizeinheit
angeordnet, die das optisch transparente Fenster vor einem Beschlagen oder
vor einer Vereisung durch Raureif schützt.
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In
einer Ausgestaltungsvariante ist die Heizeinheit als eine optisch
transparente Heizfolie mit Heizdrähten ausgebildet, die an einer
Fläche
des optisch transparenten Fensters angebracht ist.
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In
einer anderen Ausgestaltungsvariante ist die Heizeinheit als eine
Randheizung für
das optisch transparente Fenster ausgebildet.
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In
einer weiteren Ausgestaltungsvariante umfasst die Heizeinheit ein
Gebläse,
mit dem warmes Heliumgas auf das Fenster geblasen werden kann.
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Bevorzugterweise
ist die Bildaufnahmeeinheit über
einen Montageflansch am Turmrohr angebracht. Dadurch können auch
bestehende Turmrohre auf einfache Weise aufgerüstet werden, indem lediglich
die turmrohrseitige Hälfte
des Montageflansches am Turmrohr angebracht werden muss. An der
turmrohrseitigen Hälfte
des Montageflansches kann die Bildaufnahmeeinheit mit der zweiten
Hälfte
des Montageflansches aufgesetzt werden. Auf diese Weise können defekte
Beobachtungseinheiten auf einfache Weise gewartet, entfernt oder
ausgetauscht werden.
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Vorteilhafterweise
ist zwischen Bildaufnahmeeinheit und Turmrohr ein erstes Ventil
angeordnet, mit dem das Turmrohr verschlossen werden kann, wenn
die Bildaufnahmeeinheit beispielsweise ausgetauscht werden muss.
Dieses erste Ventil ist so ausgebildet, dass es im geöffneten
Zustand einen vergleichsweise großen Durchmesser hat, sodass
das Innere des Turmrohres durch die Bildaufnahmeeinheit beobachtet
werden kann. Beispielsweise eignen sich hierzu Kugel- oder Plattenventile.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltungsvariante ist an dem Zwischenraum,
der sich zwischen dem ersten Ventil und der Bildaufnahmeeinheit
befindet, ein zweites Ventil angeordnet, über das der Zwischenraum entlüftet werden
kann, wenn sich das erste Ventil im geschlossen Zustand befindet.
Wenn die Bildaufnahmeeinheit beispielsweise zu Wartungszwecken entfernt
wird, nachdem das erste Ventil verschlossen worden ist, wird sich
nach einem Wiederaufsetzen der Bildaufnahmeeinheit Luft im Zwischenraum
befinden. Diese Luft würde
nach einem Wiedereröffnen
des ersten Ventils in den Kryotank gelangen und dort zu Vereisungen
führen.
Durch das zweite Ventil kann der Zwischenraum entlüftet werden,
indem er beispielsweise mit Heliumgas gespült wird.
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In
einer besonders einfachen Ausführungsvariante
wird das angefertigte optische Bild einem Anwender auf einem Monitor
dargestellt. Dadurch kann der Anwender auf einfache Weise sehen,
ob das Turmrohr frei durchgängig
ist.
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In
einer weiteren Ausführungsvariante,
die sich besonders für
eine automatisierte Überwachung eignet,
wird das angefertigte optische Bild durch eine automatische Auswerteeinheit
mit einem Referenzbild in regelmäßigen Abständen verglichen,
wobei die Auswerteeinheit dann ein Signal erzeugt, wenn ein Unter schied
zwischen dem optische Bild und dem Referenzbild außerhalb
eines Toleranzbereiches liegt.
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Bevorzugterweise
wird die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Überwachung des Turmrohres bei supraleitenden
Magneten eines MRT-Gerätes
eingesetzt. Das MRT-Gerät
ist üblicherweise
in einem HF-technisch isolierten Raum untergebracht. In diesem Falle
ist an der Bildaufnahmeeinheit eine elektrische Leitung, die mit
einem Frequenzfilter ausgestattet ist, angeordnet. Über die
elektrische Leitung wird einerseits die Stromversorgung der Bildaufnahmeeinheit
gewährleistet,
andererseits werden über
die elektrische Leitung Bilddaten von der Bildaufnahmeeinheit zu
einem Monitor oder zu einer Auswerteeinheit geleitet. Durch den
Frequenzfilter wird verhindert, dass elektromagnetische Hochfrequenzstrahlung über die
elektrischen Leitungen in die Nähe
des MRT-Gerätes
gelangen und das Gerät
so empfindlich stören
kann. Umgekehrt verhindert der Frequenzfilter, dass HF-Strahlung
aus dem HF-technisch isolierten Raum, in dem das MRT-Gerät steht,
abstrahlen kann. Daher sperrt der Frequenzfilter bevorzugterweise
die Betriebsfrequenz des MRT-Gerätes.
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In
einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung, die auch
zusätzlich
zu oben geschilderter Bildaufnahmeeinheit eingesetzt werden kann, ist
die Vorrichtung zur Überwachung
des Turmrohres als eine mit akustischen Mitteln arbeitende Vorrichtung
ausgebildet.
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Bevorzugterweise
ist die zumindest eine Überwachungseinheit
als Ultraschallgerät
ausgebildet, das derart am Turmrohr angeordnet ist, dass durch das
Ultraschallgerät
ein Ultraschallbild vom Inneren des Turmrohres anfertigbar ist.
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Bevorzugterweise
ist das Ultraschallgerät über einen
Montageflansch am Turmrohr angebracht. Dadurch können auch herkömmliche
Turmrohre auf einfache Weise aufgerüstet werden, indem lediglich
die turmrohrseitige Hälfte
des Montageflansches am Turmrohr angebracht werden muss. An der turmrohrseitigen Hälfte des
Montageflansches kann das Ultraschallgerät mit der zweiten Hälfte des
Montageflansches aufgesetzt werden. Auf diese Weise können defekte
Ultraschallgeräte
auf einfache Weise gewartet, entfernt oder ausgetauscht werden.
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Vorteilhafterweise
ist zwischen Ultraschallgerät
und Turmrohr ein drittes Ventil angeordnet, mit dem das Turmrohr
verschlossen werden kann, wenn die Bildaufnahmeeinheit beispielsweise
ausgetauscht werden muss. Dieses dritte Ventil ist so ausgebildet,
dass es im geöffneten
Zustand einen vergleichsweise großen Durchmesser hat, sodass
das Innere des Turmrohres durch das Ultraschallgerät beobachtet
werden kann. Beispielsweise eignen sich hierzu Kugel- oder Plattenventile.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltungsvariante ist an dem Zwischenraum,
der sich zwischen dem dritten Ventil und dem Ultraschallgerät befindet,
ein viertes Ventil angeordnet, über
das der Zwischenraum entlüftet
werden kann, wenn sich das dritte Ventil im geschlossen Zustand
befindet. Wenn das Ultraschallgerät beispielsweise zu Wartungszwecken entfernt
wird, nachdem das dritte Ventil verschlossen worden ist, wird sich
nach einem Wiederaufsetzen des Ultraschallgerätes Luft im Zwischenraum befinden.
Diese Luft würde
nach einem Wiedereröffnen des
dritten Ventils in den Kryotank gelangen und dort zu Vereisungen
führen.
Durch das vierte Ventil kann der Zwischenraum entlüftet werden,
indem er beispielsweise mit Heliumgas gespült wird.
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In
einer besonders einfachen Ausführungsvariante
wird das angefertigte Ultraschallbild einem Anwender auf einem Monitor
dargestellt. Dadurch kann der Anwender auf einfache Weise sehen,
ob das Turmrohr frei durchgängig
ist.
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In
einer weiteren Ausführungsvariante,
die sich besonders für
eine automatisierte Überwachung eignet,
wird das angefertigte Ultraschallbild durch eine automatische Auswerteeinheit
mit einem Ultraschall-Referenzbild in regelmäßigen Abständen verglichen, wobei die
Auswerteeinheit dann ein Signal erzeugt, wenn ein Unterschied zwischen
dem Ultraschallbild und dem Ultraschall-Referenzbild außerhalb
eines Toleranzbereiches liegt.
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Wenn
das Ultraschallgerät
am Kryomagneten eines MRT-Gerätes
angeordnet ist, ist am Ultraschallgerät eine elektrische Leitung,
die mit einem Frequenzfilter ausgestattet ist, angeordnet. Über die elektrische
Leitung wird einerseits die Stromversorgung gewährleistet, andererseits werden über die elektrische
Leitung Bilddaten von dem Ultraschallgerät zu einem Monitor oder zu
einer Auswerteeinheit geleitet. Durch den Frequenzfilter wird verhindert, dass
elektromagnetische Hochfrequenzstrahlung über die elektrischen Leitungen
in die Nähe
des MRT-Gerätes
gelangt und das Gerät
so empfindlich stören
kann. Umgekehrt verhindert der Frequenzfilter, dass HF-Strahlung aus dem
HF-technisch isolierten Raum, in dem das MRT-Gerät steht, abstrahlen kann. Daher
sperrt der Frequenzfilter bevorzugterweise die Betriebsfrequenz
des MRT-Gerätes.
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Die
Vorrichtung zur Überwachung
eines Turmrohres bei einem Kryomagneten sowie vorteilhafte Ausgestaltungen
gemäß den Merkmalen
der Erfindung werden anhand der Zeichnung erläutert, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein.
Es zeigen
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1 einen
schematischen Längsschnitt durch
einen Kryomagneten eines MRT-Gerätes
mit einem Turmrohr und einer Überwachungsvorrichtung zur Überwachung
des Inneren des Turmrohres,
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2 eine
Ausführungsform
der Überwachungseinheit,
die als optische Bildaufnahmeeinheit ausgebildet ist,
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3 eine
weitere Ausführungsform
der Überwachungseinheit,
die als Ultraschallgerät
ausgebildet ist, und
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4 eine
weitere Ausgestaltung der Überwachungseinheit,
bei der die optische Bildaufnahmeeinheit und das Ultraschallgerät kombiniert
eingesetzt werden.
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In 1 ist
ein Längsschnitt
durch einen Kryomagneten 1 mit einer Überwachungseinheit 3 zur Überwachung
des Inneren eines Turmrohres 5 schematisch dargestellt.
Ein derartiger Kryomagnet 1 wird beispielsweise bei einem
MRT-Gerät
zur Erzeugung des Hauptmagnetfeldes eingesetzt. Die das Magnetfeld
erzeugenden Elemente sind lediglich schematisch angedeutete Leiterspulen 7 aus
einem supraleitenden Material, die sich in einem mit flüssigem Helium
gefüllten
Kryotank 9 befinden. Das flüssige Helium befindet sich
dabei am Boden des Kryotanks 9, während an der oberen Seite des
Kryotanks 9 das Helium im gasförmigen Zustand ist. Die Leiterspulen 7,
die sich im Inneren des Kryotanks 9 befinden, sind durch
das flüssige
Helium auf eine Temperatur von 4,2°K gekühlt, während im oberen Teil des Turmrohres 5 bereits
eine Temperatur herrscht, die der Raumtemperatur nahe kommt.
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Der
Kryotank 9 befindet sich zur thermischen Abschirmung der
supraleitenden, gekühlten
Leiterspulen 7 in einem Vakuumkessel 13. Zwischen
der Wand des Kryotanks 9 und des Vakuumkessels 13 sind
Kälteschilde 15 angeordnet.
An der oberen Seite des Kryotanks 9 befindet sich ein Turmrohr 5, über das
flüssiges
Helium eingefüllt
werden kann.
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Durch
Undichtigkeiten des Turmrohres 5 oder Unachtsamkeiten beim
Befüllen
des Kryotanks 1 mit flüssigem
Helium kann in das Turmrohr 5 Luft gelangen. Diese Luft
kann im unteren Bereich des Turmrohres 5 – also in
einem Bereich, wo Temperaturen um 4,2°K herrschen – gefrieren, da beispielsweise
die Schmelzpunkte von Sauerstoff oder Stickstoff deutlich über 4,2°K liegen.
Die so entstehende Vereisung kann den Durchmesser des Turmrohres 5 verengen
und, wie nachfolgend beschrieben, eine Gefahr darstellen.
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Mit
dem Turmrohr 5 verbunden ist ein Quenchrohr 17,
das – bei
einem Quench – eine
Verbindung zwischen dem Kryotank 9 und der Außenwelt
herstellt, sodass verdampfendes Helium an die Außenwelt gelangen kann. Hierfür ist es
notwenig, dass sowohl das Turmrohr 5 als auch das Quenchrohr 17 frei durchgängig bleiben.
Damit das Helium während
eines intakten Betriebes des Kryomagneten 1 nicht entfleuchen
kann, ist das Quenchrohr 17 mit einer Berstscheibe 19 abgedichtet,
die im Falle eines Quenches bricht, sodass das Helium dann entweichen
kann.
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Damit
die Durchgängigkeit
des Turmrohres 5 auf einfache Weise schnell und problemlos
kontrolliert werden kann, ist am Turmrohr 5 eine Überwachungseinheit 3 angeordnet,
die in Wechselwirkung mit einem funktionellen Zustand im Inneren
des Turmrohres 5 steht und damit den Zustand des Turmrohres 5 überwachen
kann. Mögliche
Ausgestaltungen der Überwachungseinheit 3 sind
in 2 bis 4 gezeigt.
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Der
hier dargestellte Kryotank 9 ist als Hohlkessel ausgebildet
und wird in einem MRT-Gerät 21 eingesetzt.
In die tunnelförmige Öffnung 11 kann
beispielsweise ein zu untersuchender Patient gelegt werden.
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Die
Funktion eines MRT-Gerätes 21 wird üblicherweise
durch störende
HF-Strahlung empfindlich beeinträchtigt.
Daher befindet sich das MRT-Gerät 21 in
einem HF-technisch abgeschirmten Raum 23. Die elektrischen
Leitungen 25, die die Überwachungseinheit 3 mit
Energie versorgen oder die von der Überwachungseinheit 3 gewonnene
Information transportieren, sind daher vorteilhafterweise mit einem
Frequenzfilter 27 versehen, der die Betriebsfrequenz des
MRT-Gerätes 21 sperrt,
sodass von außen
keine Störstrahlung
in den Raum 23 eindringen bzw. HF-Strahlung aus dem Raum 23 abstrahlen
kann.
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2 zeigt
eine als optische Bildaufnahmeeinheit 29 ausgebildete Überwachungseinheit 3.
Die optische Bildaufnahmeeinheit ist dabei derart am Turmrohr 5 angeordnet,
dass mit ihr ein optisches Bild 31 vom Inneren des Turmrohres 5 aufgenommen wird.
Zur Ausleuchtung des Turmrohres 5 sind mehrere Leuchtdioden 42 in
der Nähe
der Bildaufnahmeeinheit 29 angeordnet.
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Dieses
Bild 31 wird einem nicht dargestellten Anwender auf einem
Monitor 33 dargestellt; der Anwender kann so auf einfache
Weise das Innere des Turmrohres 5 in einem kurzen Zeitintervall,
beispielsweise täglich,
betrachten. Dadurch wird verhindert, dass Vereisungen im Turmrohr 5 unerkannt
bleiben, und im Falle einer Vereisung kann rechtzeitig eine Gegenmaßnahme getroffen
werden. Der Monitor 33 kann dabei direkt – wie hier
gezeigt – über elektrische Leitungen 25 mit
der Bildaufnahmeeinheit 29 verbunden sein; die Bilddaten
können
aber auch zumindest teilweise – beispielsweise
nachdem sie außerhalb des
Raumes geleitet worden sind – drahtlos
an einen Monitor 33 weitergeleitet werden, der sich dann
z.B. in einer Wartungszentrale befinden kann.
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In
einer anderen Ausführungsvariante
kann das aufgenommene Bild 31 von einer Auswerteeinheit 35 ausgewertet
werden, die beispielsweise durch einen Vergleich des aufgenommenen
Bildes 31 mit einem Referenzbild 37 feststellt,
ob eine Vereisung des Turmrohres 5 stattgefunden hat. Falls
beispielsweise der Unterschied zwischen Referenzbild 37 und
aufgenommenem Bild 31 zu groß ist, erzeugt die Auswerteeinheit
ein Signal 39, das einen Anwender über ein nicht durchgängiges Turmrohr 5 informiert.
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Die
Bildaufnahmeeinheit 29 ist in der hier dargestellten Ausführung über einen
Montageflansch 41 am Turmrohr 5 angebracht. Dies
hat den Vorteil, dass die Bildaufnahmeeinheit 29 auf einfache
Weise entfernt oder ausgetauscht werden kann. Hierfür ist an
der turmrohrseitigen Seite des Montageflansches 41 ein
erstes Ventil 43 angeordnet, mit dem das Turmrohr 5 verschlossen
werden kann, damit die Bildaufnahmeeinheit 29 abgenommen
werden kann, ohne dass Heliumgas austreten kann. Dieses erste Ventil 43 ist
so ausgebildet, dass es im geöffneten Zustand
einen vergleichsweise großen
Durchmesser hat, sodass das Innere des Turmrohres 5 durch
die Bildaufnahmeeinheit 29 beobachtet werden kann; hierzu
eignet sich z.B. ein Kugel- oder Plattenventil. Wenn die Bildaufnahmeeinheit 29 wieder
auf den Montageflansch 41 aufgesetzt wird, befindet sich
im Zwischenraum 45 zwischen Bildaufnahmeeinheit 29 und
erstem Ventil 43 Luft. Damit beim Öffnen des ersten Ventils 43 diese
Luft nicht in das Turmrohr 5 eindringen und dort zu Vereisungen
führen
kann, ist am Zwischenraum 45 ein zweites Ventil 47 angeordnet, sodass
der Zwischenraum 45 entlüftet werden kann, indem der
Zwischenraum 45 beispielsweise über das zweite Ventil 47 mit
Heliumgas gespült
werden kann.
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Vorzugsweise
ist die Bildaufnahmeeinheit 29 von dem mit kaltem Heliumgas
gefüllten
Raum über ein
optisch transparentes Fenster 49 getrennt. Damit das Fenster 49 nicht
beschlägt
und optisch transparent bleibt, ist das Fenster 49 beheizbar.
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In
dem Ausführungsbeispiel
sind drei verschiedene Möglichkeiten
dargestellt, mit denen das Fenster 49 beheizt werden kann.
Für gewöhnlich ist es
aber ausreichend, lediglich eine dieser Methoden zu verwenden.
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Als
erste dieser Möglichkeiten
ist an einer Fläche
des Fensters 49 eine optisch transparente Heizfolie 51 mit
Heizdrähten
angebracht. Weiterhin ist das optisch transparente Fenster 49 so
ausgebildet, dass am Rand des Fensters 49 Heizelemente 53 angeordnet
sind, mit denen das Fenster 49 vom Rand her geheizt werden
kann. Als dritte Möglichkeit ist
im Bereich des Fensters 49 ein Gebläse 55 angeordnet,
mit dem warmes Heliumgas auf das Fenster 49 geleitet werden.
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3 zeigt
eine als Ultraschallgerät 57 ausgebildete Überwachungseinheit 3.
Das Ultraschallgerät 57 ist
dabei derart am Turmrohr 5 angeordnet, dass mit ihm ein
Ultraschallbild 31' vom
Inneren des Turmrohres 5 aufgenommen wird.
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Dieses
Ultraschallbild 31' wird
einem nicht dargestellten Anwender auf einem Monitor 33 dargestellt,
der so auf einfache weise das Innere des Turmrohres 5 in
einem kurzen Zeitintervall, beispielsweise täglich, betrachten kann. Dadurch
wird verhindert, dass Vereisungen im Turmrohr 5 unerkannt
bleiben, und im Falle einer Vereisung kann rechtzeitig eine Gegenmaß nahme getroffen
werden. Der Monitor 33 kann dabei direkt über elektrische
Leitungen 25 mit dem Ultraschallgerät 57 verbunden sein.
Die Bilddaten können
aber auch zumindest teilweise – nachdem
sie beispielsweise außerhalb
des Raumes geleitet worden sind – drahtlos an einen Monitor 33 weitergeleitet
werden, der sich dann z.B. in einer Wartungszentrale befinden kann.
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In
einer anderen Ausführungsvariante
kann das aufgenommene Ultraschallbild 31' von einer Auswerteeinheit 35' ausgewertet
werden, die beispielsweise durch einen Vergleich des aufgenommenen
Ultraschallbildes 31' mit
einem Ultraschall-Referenzbild 37' feststellt, ob eine Vereisung
des Turmrohres 5 stattgefunden hat. Falls beispielsweise
der Unterschied zwischen Ultraschall-Referenzbild 37' und aufgenommenem
Ultraschallbild 31' zu
groß ist, erzeugt
die Auswerteeinheit 35' ein
Signal, das einen Anwender über
ein nicht durchgängiges
Turmrohr 5 informiert.
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Das
Ultraschallgerät 57 ist
in der hier dargestellten Ausführung über einen
Montageflansch 41 am Turmrohr 5 angebracht. Dies
hat den Vorteil, dass das Ultraschallgerät 57 auf einfache
Weise entfernt oder ausgetauscht werden kann. Hierfür ist an
der turmrohrseitigen Seite des Montageflansches 41 ein drittes
Ventil 43' angeordnet,
mit dem das Turmrohr 5 verschlossen werden kann, damit
das Ultraschallgerät 57 abgenommen
werden kann, ohne dass Heliumgas austreten kann. Dieses dritte Ventil 43' ist so ausgebildet,
dass es im geöffneten
Zustand einen vergleichsweise großen Durchmesser hat, sodass das
Innere des Turmrohres 5 durch die Bildaufnahmeeinheit 29 beobachtet
werden kann; hierzu eignet sich z.B. ein Kugel- oder Plattenventil. Wenn das Ultraschallgerät 57 wieder
auf den Montageflansch 41 aufgesetzt wird, befindet sich
im Zwischenraum 45 zwischen Ultraschallgerät 57 und
drittem Ventil 43' Luft.
Damit beim Öffnen
des dritten Ventils 43' diese Luft
nicht in das Turmrohr 5 eindringen und dort zu Vereisungen
führen
kann, ist am Zwischenraum 45 ein viertes Ventil 47' angeordnet,
sodass der Zwischenraum 45 entlüftet werden kann, indem der
Zwischenraum 45 beispielsweise über das vierte Ventil 47' mit Heliumgas
gespült
werden kann.
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4 zeigt
die kombinierte Verwendung einer Bildaufnahmeeinheit 29 und
einem Ultraschallgerät 57 zur Überwachung
des Turmrohres 5. Beide Einheiten sind dabei derart am
Turmrohr 5 angeordnet, dass mit jedem von ihnen jeweils
ein Bild 31, 31' vom
Inneren des Turmrohres 5 angefertigt werden kann.
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Da
der Mechanismus der Bilderzeugung grundsätzlich verschieden ist – die Bildaufnahmeeinheit 29 arbeitet
mit optischen Wellen, das Ultraschallgerät 57 mit akustischen
Wellen – kann
eine Vereisung sicherer detektiert werden, insbesondere dann, wenn
sie noch gering ausgeprägt
ist, sodass einer der beiden Mechanismen versagen kann.