DE10214918B4

DE10214918B4 - Dreidimensionaler Fluidströmungsverteiler, insbesondere für Gradientenspulen

Info

Publication number: DE10214918B4
Application number: DE2002114918
Authority: DE
Inventors: Stefan Stocker
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2002-04-04
Filing date: 2002-04-04
Publication date: 2004-02-26
Anticipated expiration: 2022-04-05
Also published as: DE10214918A1

Abstract

Dreidimensionaler Fluidströmungsverteiler zur Verteilung eines Kühlfluids auf eine Mehrzahl von Kühlkreisläufen, der aus wenigstens zwei miteinander verbindbaren Verteilelementen (2a, 2b) mit jeweils von einem mittigen Verteilkanal (6) abzweigenden Verteilanschlüssen (8) zu den Kühlkreisläufen aufgebaut ist, wobei die Verbindung der Verteilelemente (2a, 2b) durch deren Verteilkanäle (6) kommunizierend durchsetzende hohle Sackbohrungen (21) mit Wandöffnungen aufweisende Verteilschrauben (12) erfolgt, dadurch ge kennzeichnet, dass nur eines der Verteilelemente (2a) mit einem Fluidzu- oder -abführanschluss (3) versehen ist, dass die Verteilemente (2a, 2b) im Wesentlichen quaderförmig ausgebildet sind und seitlich aneinanderliegen, sodass ihre langgestreckten beidends geschlossenen Verteilkanäle (6) zueinander parallel verlaufen, wobei das mit einem Fluidzu- oder -abführanschluss (3) versehene oberste Verteilelement (2a) wenigstens quer zur Achse des Verteilkanals verlaufende eine Durchgangsquerbohrung (13) für eine Verteilschraube (12) mit Kopfdichtung (19) und das unterste Verteilelement (2b) eine in dessen Verteilkanal (6) einmündende Gewindebohrung (14) für einen Gewindeabschnitt (15) der Verteilschraube (12) aufweist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen dreidimensionalen Fluidströmungsverteiler, zur Verteilung eines Kühlfluids auf eine Mehrzahl von Kühlkreisläufen, insbesondere für Gradientenspulen, der aus wenigstens zwei miteinander verbindbaren Verteilelementen mit jeweils von einem mittigen Verteilkanal abzweigenden Verteilanschlüssen zu den Kühlkreisläufen aufgebaut ist, wobei die Verbindung der Verteilelemente durch deren Verteilkanäle kommunizierend durchsetzende hohle Sackbohrungen mit Wandöffnungen aufweisende Verteilschrauben erfolgt.
Bei Gradientenspulen für Magnetresonanzgeräte, aber auch bei anderen zu kühlenden technischen Bauteilen ergeben sich sehr häufig aufgrund der beengten Platzverhältnisse Schwierigkeiten mit der Zuführung des Kühlfluids zu den einzelnen Kühlkreisläufen. Eine Zuführung einzelner Kühlfluidzuführleitungen und -abführleitungen zu jedem Kühlkreislauf scheidet sowohl aus baulichen als auch aus Kostengründen aus, so dass statt dessen ein Fluidverteiler eingesetzt werden soll, dessen Aufbau und Unterbringung aber ebenfalls in vielen Fällen ganz erhebliche Probleme bereitet. Speziell wenn man im Betrieb auch noch eine Wartung und gegebenenfalls einen Austausch des Verteilers möglich machen will bedarf es eines Aufbaus, bei dem in einem minimalen Volumen eine maximale Anzahl von einzelnen Kühlkreisläufen angesteuert werden kann.

Aus dem Gebrauchsmuster DE 18 92 883 U ist bereits eine Baukasten-Rohranschluss-Armatur bekannt geworden, bei der wenigstens zwei miteinander verbindbare Vereilelemente mit jeweils von einem mittigen Verteilkanal abzweigenden Verteilanschlüssen zu den einzelnen Abzweigungen vorgesehen sind, wobei die Verbindung der Verteilelemente auch durch deren Ver teilkanäle kommunizierend durchsetzende hohle Sackbohrungen mit Wandöffnungen aufweisende Verteilschrauben erfolgen kann.

Bei dieser Baukasten-Rohranschluss-Armatur geht es aber um die Möglichkeit einer vielfältigen Verbindung unter einander gleicher Rohrstränge, wodurch die sternförmigen miteinander zu verschraubenden Anordnungen sehr voluminösen Aufbau ergeben, der für die angestrebte Verteilung des Kühlfluids auf die Kühlkreisläufe von Gradientenspulen gerade nicht geeignet ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde einen dreidimensionalen Fluidströmungsverteiler der eingangs genannten Art zu schaffen, der bei einfachem Aufbau und leichter Herstellbarkeit extrem kleinräumig auslegbar und damit insbesondere für die Kühlmittelverteilung von Gradientenspulen geeignet ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass nur eines der Verteilelemente mit einem Fluidzu- oder -abführanschluss versehen ist, dass die Verteilemente im Wesentlichen quaderförmig ausgebildet sind und seitlich aneinanderliegen, sodass ihre langgestreckten beidends geschlossenen Verteilkanäle zueinander parallel verlaufen, wobei das mit einem Fluidzu- oder -abführanschluss versehene oberste Verteilelement wenigstens quer zur Achse des Verteilkanals verlaufende eine Durchgangsquerbohrung für eine Verteilschraube mit Kopfdichtung und das unterste Verteilelement eine in dessen Verteilkanal einmündende Gewindebohrung für einen Gewindeabschnitt der Verteilschraube aufweist.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung ist ein sehr einfacher Aufbau eines dreidimensionalen Fluidströmungsverteilers möglich, da er aus zwei oder mehr im Wesentlichen quaderförmigen Blöcken zusammensetzbar ist, die ihrerseits sehr einfach im Wege einer Bohrung mit einem Verteilkanal versehen werden können, so dass an diesen jeweils nur die gewünschte Anzahl von Verteilanschlüssen zu den Kühlkreisläufen angebohrt werden müssen. Die zwei oder mehr Verteilelemente werden mit Hilfe der erfindungsgemäßen Verteilschrauben miteinander verbunden, die die kommunizierende Verbindung zwischen allen Verteilkanälen sicherstellen, so dass bei nur einem Anschluss an einem Verteilelement alle Verteilanschlüsse zu den einzelnen Kühlkreisläufen auch der anderen Verteilelemente angeströmt werden können.

Bevorzugt wird man in der Praxis zwei beidseits des im Wesentlichen mittigen Fluidzu- oder -abführanschlusses angeordnete Verteilschrauben vorsehen, da sich hierbei eine symmetrische Druckbelastung und eine besonders gute Abdichtung ergibt.

Je nach dem Anwendungszweck können zwischen dem angesprochenen obersten Verteilelement und dem untersten Verteilelement eine Reihe von weiteren Verteilelementen angeordnet sein, die von der Verteilschraube ebenfalls durchsetzt werden, wobei die Abdichtung entweder durch O-Ringdichtungen oder sonstige Dichtungen am Übergang zweier Verteilelemente erzielt werden kann.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung sollen die hohlen Verteilschrauben mit jeweils drei um 120° gegeneinander versetzten Langlöchern versehen sein, wobei die Breiten der Stege zwischen den Langlöchern natürlich kleiner sein müssen als der Durchmesser der Verteilkanäle.

Diese Verhältnisse sind in jedem Fall dann gewahrt, wenn der Durchmesser der Verteilkanäle, gleich oder größer dem Durchmesser der Verteilschrauben ist.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigen:
1 eine schematische Teilansicht einer Gradientenspule mit in dessen Randbereich eingelassenen erfindungsgemäßen Fluidströmungsverteilern zur Zuführung und Abführung eines Kühlmittels,
2 einen vergrößerten Längsschnitt längs der Linie II-II in 1,
3 eine vergrößerte Draufsicht auf den Fluidströmungsverteiler nach 1 und 2,
4 eine perspektivische auseinander gezogene Ansicht eines erfindungsgemäßen Fluidströmungsverteilers mit herausgedrehter Verteilschraube,
5 einen vergrößerten Schnitt längs der Linie V-V in 4, und
6 einen Schnitt durch die Verteilschraube längs der Linie VI-VI in 4.
In 1 erkennt man den Randbereich 1 einer vergossenen Gradientenspule mit darin eingebetteten Fluidströmungsverteilern 2, von denen der eine der Zuführung des Kühlfluids und der andere dessen Abführung dient. Hierzu sind die Fluidströmungsverteiler 2 mit einem vorzugsweise drehbaren Anschlussstutzen 3 für den Kühlfluidzuführschlauch 4 bzw. den Kühlfluidabführschlauch 5 versehen. Dieser greift in die Querbohrung 18 ein, die in 2 zu erkennen ist.
Die dargestellten Fluidströmungsverteiler bestehen aus jeweils zwei miteinander verbundenen Verteilelementen 2a und 2b die vom Fluidzu- oder -abführanschluss 3 aus gesehen hintereinander angeordnet sind.
Jedes Verteilelement 2a, 2b weist einen über den größten Teil seiner Länge durchgehenden Verteilkanal 6 auf, der am einfachsten durch eine Bohrung ausgebildet ist, die nachträglich durch eine eingelötete Scheibe 7 wieder verschlossen werden kann. Von diesem Verteilkanal 6 aus gehen eine Mehrzahl von Verteilanschlüssen 8 ab, die als Querbohrungen von im Wesentlichen dreieckigen Gehäuseansätzen 9 ausgebildet sind, in die Verteilstutzen 10 eingelötet sind. Auf diesen Verteilstützen 10 sitzen die Rohrleitungen 11 für die einzelnen inneren Kühlkreisläufe der Gradientenspule 1. Die dreieckförmigen Anformungen des Gehäuses jedes Verteilelements 2a, 2b dienen dabei dazu, dass im Bereich der Abbohrung eine genügende Wandstärke vorhanden ist.
Beidseits des Fluidzu- oder -abführanschlusses 3 sind die Verteilelemente 2a, 2b, die im Wesentlichen quaderförmig ausgebildet flach aufeinander liegen, mit Hilfe von Verteilschrauben 12 miteinander verbunden, von denen in den Zeichnungen jeweils nur eine dargestellt ist. Die zweite auf der gegenüberliegenden Seite des Fluidzu- oder -abführanschlusses angeordnete Verteilschraube ist aus Übersichtlichkeitsgründen weggelassen worden.
Das obere Verteilelement 2a ist mit einer durchgehenden Querbohrung 13 für die Verteilschraube 12 versehen, während das untere Verteilelement 2b eine in dessen Verteilkanal 6 einmündende Gewindebohrung 14 aufweist, in die der Gewindeabschnitt 15 der Verteilschraube einmündet. Diese Verteilschraube ist bis auf den geschlossenen oberen Kopfabschnitt 16 hohl ausgebildet und mit drei um 120° gegeneinander versetzten Langlöchern 17 versehen. Diese Langlöcher gewährleisten ein Kommunizieren des hohlen Innenraums der Verteilschraube 12 mit dem Verteilkanal 6 des oberen Verteilelements 2a, während die kommunizierende Verbindung zum Verteilkanal 6 des unteren Verteilelements 2b durch das Ausmünden der hohlen Schraube gewährleistet ist. Um eine, unabhängig von der Verdrehstellung der Verteilschraube 12 garantierte kommunizierende Verbindung zum Verteilkanal 6 des Verteilelements 2a zu gewährleisten, muss die Breite b eines Stegs zwischen zwei Langlöchern 17 schmäler sein als der Durchmesser des Verteilkanals 6, was bei der bevorzugten Ausführungsform, bei der der Verteilkanal einen gleichen oder größeren Durchmesser als die Verteilschraube aufweist, in jedem Fall gewährleistet ist.
Zur Abdichtung der Durchgangsbohrungen – der Kopf 16 ist durch einen dichtenden Sprengring 19 abgedichtet – dienen Dichtringe 20 die in entsprechende Ringnuten der Kontaktflächen der Verteilelemente 2a, 2b eingelegt sind. Beim Einschrauben der Verteilschrauben 12 werden diese Dichtringe zusammengepresst und gewährleisten so die notwendige Abdichtung.

Claims

Dreidimensionaler Fluidströmungsverteiler zur Verteilung eines Kühlfluids auf eine Mehrzahl von Kühlkreisläufen, der aus wenigstens zwei miteinander verbindbaren Verteilelementen (2a, 2b) mit jeweils von einem mittigen Verteilkanal (6) abzweigenden Verteilanschlüssen (8) zu den Kühlkreisläufen aufgebaut ist, wobei die Verbindung der Verteilelemente (2a, 2b) durch deren Verteilkanäle (6) kommunizierend durchsetzende hohle Sackbohrungen (21) mit Wandöffnungen aufweisende Verteilschrauben (12) erfolgt, dadurch ge kennzeichnet, dass nur eines der Verteilelemente (2a) mit einem Fluidzu- oder -abführanschluss (3) versehen ist, dass die Verteilemente (2a, 2b) im Wesentlichen quaderförmig ausgebildet sind und seitlich aneinanderliegen, sodass ihre langgestreckten beidends geschlossenen Verteilkanäle (6) zueinander parallel verlaufen, wobei das mit einem Fluidzu- oder -abführanschluss (3) versehene oberste Verteilelement (2a) wenigstens quer zur Achse des Verteilkanals verlaufende eine Durchgangsquerbohrung (13) für eine Verteilschraube (12) mit Kopfdichtung (19) und das unterste Verteilelement (2b) eine in dessen Verteilkanal (6) einmündende Gewindebohrung (14) für einen Gewindeabschnitt (15) der Verteilschraube (12) aufweist.
Fluidströmungsverteiler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei beidseits des im Wesentlichen mittigen Fluidzu- oder -abführanschlusses (3) angeordnete Verteilschrauben (12) vorgesehen sind.
Fluidströmungsverteiler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die hohlen Verteilschrauben (12) mit drei um je 120° gegeneinander versetzten Langlöchern (17) versehen sind.
Fluidströmungsverteiler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite (b) der Stege zwischen den Langlöchern (17) kleiner ist als der Durchmesser der Verteilkanäle (6).
Fluidströmungsverteiler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Verteilkanäle (6) gleich oder größer dem Durchmesser der Verteilschrauben (12) ist.