Вихревой термостат МРТ
VORTEX THERMOSTAT MRT

Изобретение относится к устройствам, позволяющим поддерживать заданную температуру теплоносителя, и может применяться в различных областях медицинской техники, в частности для термостатирования теплоносителя МРТ.
Известна холодильная машина [патент на изобретение RU 2448308 С1. МПК F25B 1/00. Заявка №2010141804/06 от 13.10.2010. Опубл. 20.04.2012 в Бюл. №11], служащая для получения низких (порядка минус 60°С) температур. Недостатками данного устройства является зависимость источника температур от электрической энергии, движущиеся части в источнике температур, использование хладагента.
Известен патент на изобретение US 9869496 В20 [Liquid Chiller System. МПК F25B 39/02; F25B 39/04. Заявка №US 201514837128 от 27.08.2015. Публикация №2017/0059217 А1 от 02.03.2017], предлагающий более совершенную систему жидкостного чиллера с использованием хладагента. Недостатками данного устройства является зависимость источника температур от электрической энергии, движущиеся части в источнике температур, использование хладагента.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является отсутствие подвижных частей источника температур, что повышает надежность модели, а также обеспечение работы в широком диапазоне температур.
Технический результат достигается тем, что вихревой термостат МРТ, содержащий температурные датчики, необходимые для определения температуры с точностью до десятых долей градуса Цельсия; электромагнитные клапаны, осуществляющие управление "холодным" и "горячим" воздушными потоками на выходе вихревой трубки и электромагнитный клапан, позволяющий регулировать питание вихревой трубки; плату управления электромагнитными клапанами на основе данных, полученных от температурных датчиков и уровня заданной температуры; LCD монитор с интерфейсом для задания необходимой температуры и ее визуализации; плату управления, представляющую собой микрокомпьютер, имеющий порты входа для считывания поступающей информации от температурных датчиков и команд пользователя, причем порты выхода служат для сообщения с исполнительными устройствами - электромагнитными клапанами и с интерфейсом LCD монитора, также включает в свой состав вихревую трубку Ранка-Хилша, адаптированную для подключения к любому источнику очищенного сжатого воздуха и соединенную с теплообменником МРТ через воздушный ресивер, необходимый для стабилизации температуры воздушного потока перед входом в теплообменник МРТ.
Микроконтроллер необходим для обработки массива данных и хранения кода программы, программатор используется для конструирования необходимого кода рабочей программы. Наличие в плате управления стабилизатора питания и порта питания позволяет запитать плату через USB разъем.
Предлагаемое устройство приведено на Фигуре 1, где 1 - источник очищенного сжатого воздуха; 2 - электромагнитный клапан; 3 - плата управления с LCD монитором; 4 - трехходовой электромагнитный клапан горячего потока воздуха; 5 - температурный датчик горячего потока воздуха; 6 - температурный датчик входящего теплоносителя МРТ; 7 - теплообменник; 8 - выход воздуха из теплообменника в атмосферу; 9 - температурный датчик выхода теплоносителя МРТ; 10 - воздушный ресивер с температурным датчиком; 11 - вихревая трубка Ранка-Хилша; 12 - трехходовой электромагнитный клапан холодного потока воздуха; 13 - температурный датчик холодного потока воздуха.
Раскрытие изобретения
Вихревой термостат МРТ состоит из вихревой трубки Ранка-Хилша 11, адаптированной для подключения к любому источнику очищенного сжатого воздуха 1 посредством применения стандартного байонетного соединения. Вихревая трубка 11 соединена посредством теплоизолированного шланга с быстросъемными соединениями с теплообменником МРТ 7 через воздушный ресивер 10, необходимый для стабилизации температуры воздушного потока перед входом в теплообменник МРТ 7. Выбор и поддержание необходимого температурного режима осуществляется при помощи температурных датчиков 5, 6, 9, 10, 13, необходимых для определения температуры с точностью до десятых долей градуса Цельсия; электромагнитные клапаны 2, 4, 12, осуществляющие управление температурными воздушными потоками на выходе вихревой трубки и позволяющие регулировать питание вихревой трубки; платы управления 3 электромагнитными клапанами на основе данных, полученных от температурных датчиков и уровня заданной температуры; LCD монитор с интерфейсом 3 для задания необходимой температуры и ее визуализации; плата управления представляет собой микрокомпьютер, имеющий порты входа для считывания поступающей информации от температурных датчиков и команд пользователя. Порты выхода служат для сообщения с исполнительными устройствами - электромагнитными клапанами и с интерфейсом LCD монитора 3.
Вихревой эффект Ранка-Хилша используется для создания рабочего диапазона температур и позволяет осуществлять их плавную регулировку путем регулировки давлений электромагнитными клапанами.
Вихревой эффект (эффект Ранка-Хилша) - эффект разделения газа или жидкости на две фракции при закручивании в цилиндрической или конической камере (рабочая камера вихревой трубки Ранка-Хилша), при этом периферия рабочего тела образует закрученный поток с большой температурой (до плюс 50°С), а в центре - охлажденный поток (температура до минус 40°С, закрученный в противоположную сторону).