用于X射线发生器的冷却装置制造方法及图纸

用于X射线发生器中的X射线管的冷却装置，所述冷却装置包括壳体，所述壳体具有用于容纳X射线管的中央容纳装置、用于导入气态冷却介质的进入口、用于导出气态冷却介质的排出口以及在所述进入口与所述排出口之间延伸的气体引导通道。所述气体引导通道这样实施，使得其在运行中将所述气态冷却介质直接在X射线管的处于高压的壳体旁边引导经过。此外，所述气体引导通道螺旋形地围绕X射线管延伸，从而使施加在X射线管上的电势沿着气体引导通道下降直至零电势。

Cooling device for X-ray generator

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于X射线发生器的冷却装置
本申请涉及一种用于在使用气态冷却介质作为冷却剂的情况下冷却X射线发生器中的X射线管的装置气态冷却介质。在此优选地使用周围环境空气作为冷却剂。进一步优选地，所述X射线发生器是用于应用在食品工业领域中的紧凑的X射线发生器。
技术介绍
常规的X射线管包括真空管，在所述真空管中存在用于产生自由电子的电灯丝和与所述灯丝间隔开的阳极。由灯丝发射的电子在电场中被额外施加的高压加速并且对准阳极。高速电子与阳极的碰撞导致产生X射线辐射。这样产生的X射线辐射能用于检查或治疗人体、动物或物体。此外，利用电子来轰击阳极导致阳极的升温，因为进行撞击的电子的最大部分动能转化为热。在此，在阳极释放的热量与进行撞击的电子的速度和数量有关。为了在运行中避免过于剧烈地加热阳极和因此整个X射线管，必须从X射线管导出所产生的热量。为此，根据X射线管的功率应用不同类型的冷却系统。在设计用于诸如X射线管的高压构件的冷却装置时应当始终注意，X射线电极处于高电势并且必须设法使X射线电极相对于周围环境足够绝缘。为了实现高效的冷却，大多数情况下在冷却装置的外部壳体壁与X射线管的外壁之间使用液态冷却剂。在此，通常将具有高介电常数的油用作冷却剂，从而冷却剂同时也用于电绝缘在运行中处于高压的X射线管。这样的装置描述在US4,780,901(A)中，其中，使用绝缘油作为进行电绝缘的冷却剂。由德国技术DE8615918.6已知一种液体冷却式的X射线辐射器。该X射线辐射器设置在填充有绝缘油的壳体中。此外，设有循环冷却装置，其具有一个通过两个冷却剂导管连接在壳体上的冷却器和一个用于绝缘油的循环泵。在所述壳体之内，绝缘油从周围冲刷X射线辐射器。在所述壳体之外，绝缘油经由冷却剂导管被输送至所述循环泵。在此，可以将所述冷却剂导管在鼓风机旁边引导经过。为了使冷却剂尽可能高效地冷却，所述冷却剂导管可以在鼓风机的区域中螺旋形地延伸并且配设有散热片。在此，冷却剂导管的螺旋形的延伸用于提高对于冷却的可使用的表面积，以便提高冷却剂向周围环境的散热。这样的电绝缘油允许在高压组件与处于接地电势的组件之间的冷却剂之内的非常陡峭的电势变化，在此不存在火花放电的危险。陡峭的电势变化允许相应紧凑的构造方式，因为允许在高压组件(真空X射线管的外壁)与处于接地电势、亦即零电势的组件(冷却装置壳体外壁)之间的非常短的空间距离。然而恰恰是在食品或医药产业的领域中，油冷却系统常常是不利的，因为在泄露的情况下存在以通常有损于健康的油来污染食品或药品的危险。此外，普遍地由于定期实施油更换也相对密集地维护所述油冷却系统。原则上完全可能的是，对于X射线管使用空气冷却。然而，空气具有更差的绝缘特性。对于干燥的空气，可以认为击穿强度为大约1kV/mm(千伏每毫米)。而为了在实际条件下确保避免火花放电，必须规定高出三倍的间距。因此，对于典型使用的100kV的X射线管得出在X射线发生器的处于高电压的X射线管与处于接地电势的壳体之间要维持的间距大约为30cm。因此，常规的空气冷却系统必须相应更大地确定尺寸，并且因此特别是在非常高的运行电压的情况下只能更为不轻便且较不灵活地使用。在大多数情况下，气态冷却介质在常规的X射线管中仅用于外部冷却。在此，例如在X射线辐射器的处于接地电势的外侧上沿着所述外侧引导周围环境空气。当必须移走的热量仅相对少时，才适合使用这些装置。此外，因为冷却由外部进行，冷却介质也完全不必具有电绝缘特性。这种X射线辐射器例如由US4,884,292或US4,355,410已知。由DE29823735U1已知一种X射线管、更准确地说是一种旋转活塞X射线辐射器，其中使用气态冷却介质。在那里描述的装置中将冷却气体近轴地输送到壳体的内部中。在此，冷却气体不仅用于冷却也用于高压组件与壳体的电绝缘。出于该原因，在此也不能使用任意的冷却气体，而是该冷却气体必须是高压绝缘的冷却气体。作为对于这样的气体的唯一示例在该文献中提到了六氟化硫(SF6)。因为在使用该气体时必须满足严格的安全准则，并且因为该气体是已知的最强的温室气体之一，所以不希望使用该冷却剂。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于，提供一种用于X射线发生器的冷却装置，所述冷却装置与基于油的冷却装置相比是更少维护的，但尽管如此，所述冷却装置在此能实现紧凑的构造方式。本专利技术的另一个目的在于，提供一种用于X射线发生器的冷却装置，在所述冷却装置中能使用任意气态冷却剂。所述目的在开头所述类型的装置中通过按照权利要求1的特征实现。所述冷却装置包括壳体，所述壳体具有进入口、排出口以及在所述进入口与所述排出口之间延伸的气体引导通道。设有中央容纳装置用于容纳X射线管。所述气体引导通道这样实施，使得在运行中其将所述气态冷却介质直接在X射线管的处于高压的壳体旁边引导经过。在此，所述冷却介质吸收由X射线管发出的热并将其向外导出。然而在此，气态冷却介质与X射线管的处于高压的壳体部件接触。为了避免沿着气体引导通道的火花放电，不是在直通的径向路径将上所述冷却气体在X射线管旁边引导经过，而是在螺旋形延伸的路径上通过冷却装置的壳体来输送。通过该螺旋形的走向使气体引导通道的实际长度延长了数倍，从而尽管是紧凑的构造方式，仍能在X射线管的高压构件与处于接地电势的壳体部件之间设置足够大的有效间距。概念“螺旋形”如其在本说明书中所使用的那样，应当宽泛地理解并且应当包括基本上任意的如下路线走向，在所述路线走向中不在直通的径向路径上引导冷却气体穿过冷却装置。例如，“螺旋形的路线走向”也可以这样实施，使得气态冷却介质仅在冷却装置的一侧延伸的弯曲的或蜿蜒的路径上引导至X射线管的壳体，并且于是使得所述冷却介质仅在所述冷却装置的另一半中延伸的相似成型的路径上向外引导。原则上，概念“旋形的路线走向”也可以理解为任意的3D迷宫式结构，其能实现在X射线管的高压构件与处于接地电势的壳体部件之间获得足够大的有效间距。在本专利技术的最优选的实施方式中，螺旋形的通道然而实际上具有几何上螺旋的形状并且具有多匝，所述各匝围绕在运行中中央设置的X射线管延伸。冷却气体基本上可以是各种任意的气态介质。一种特别合适的冷却气体是周围环境空气，因为其允许特别简单且低成本的冷却。但也可以使用诸如氮气、氦气、氩气或CO2的纯气体。特别是气体引导通道的按照本专利技术的构造方式允许使用任意的冷却气体，更确切地说也使用这样的在常规系统中由于其低的击穿强度而不能使用的冷却气体。特别是在使用周围环境空气作为冷却气体的情况下不必采取冷却气体特定的安全措施，从而在该情况中能特别多变且低成本地使用冷却。X射线管通常以10至200kV之间的高压运行。所使用的高压和所述冷却气体基本上确定必须实施多长的气体引导通道。为了能尽可能灵活地使用冷却装置，气体引导通道应当这样长，使得即使在可施加的高压最大的情况下和在空气湿度最大的情况下也不会出现沿着气体引导通道的火花放电。所述冷却装置的壳体由电绝缘材料制造。壳体优选由如聚碳酸酯、聚砜、PVC或聚烯烃的热塑性塑料、由树脂玻璃或者由聚甲醛组成。塑料复合材料或塑料陶瓷复合材料也可以用作壳体材料。如果通过壳体引导生成的X射线辐射，则可以通过选择壳体材料有针对性地影响X射线辐射的吸收。例如可以使用吸收X射线的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于X射线发生器中的X射线管的冷却装置，所述冷却装置包括壳体，所述壳体具有：‑用于容纳X射线管的中央容纳装置，‑用于导入气态冷却介质的进入口，‑用于导出气态冷却介质的排出口，以及‑在所述进入口与所述排出口之间延伸的气体引导通道，其中，所述气体引导通道实施为使得其在运行中将所述气态冷却介质直接在X射线管的处于高压的壳体旁边引导经过，并且其中，所述气体引导通道螺旋形地围绕X射线管延伸，从而使施加在X射线管的电势沿着气体引导通道下降直至零电势。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.03.08 DE 102017002210.01.用于X射线发生器中的X射线管的冷却装置，所述冷却装置包括壳体，所述壳体具有：-用于容纳X射线管的中央容纳装置，-用于导入气态冷却介质的进入口，-用于导出气态冷却介质的排出口，以及-在所述进入口与所述排出口之间延伸的气体引导通道，其中，所述气体引导通道实施为使得其在运行中将所述气态冷却介质直接在X射线管的处于高压的壳体旁边引导经过，并且其中，所述气体引导通道螺旋形地围绕X射线管延伸，从而使施加在X射线管的电势沿着气体引导通道下降直至零电势。2.按照权利要求1所述的用于X射线发生器的冷却装置，其中，所述冷却装置的壳体由电绝缘材料组成、优选由如聚碳酸酯、PVC或聚烯烃的热塑性塑料、由树脂玻璃或者由聚甲醛组成。3.按照上述权利要求之一所述的用于X射线发生器的冷却装置，其中，所述气体引导通道由冷却装置的壳体的至少两个螺旋形设置的内壁形成。4.按照上述权利要求之一所述的用于X射线发生器的冷却装置，其中，所述内壁的壁厚选择为使得沿径向方向的壁厚的总和足够大，从而在相应地使用高压的情况下避免穿过内壁的径向火花放电。5.按照上述权利要求之一所述的用于X射线发生器的冷却装置，其中，所述冷却装置的壳体包括两个能重复闭锁地连接的壳体部件并且每个壳体部件包括螺旋形...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·霍伊夫特，W·伯斯特尔，
申请(专利权)人：霍伊夫特系统技术有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE