具有冷却液流过的冷却装置的旋转活塞管制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种具有冷却液流过的冷却装置（９、１０、１６、１７）的Ｘ射线设备，所述冷却装置用于冷却阳极（３、１３）。为了提高冷却效果，按本发明专利技术规定，所述冷却液是水，以及采用增压器，以用于产生至少１．１ｂａｒ的至少作用在阳极（３、１３）的要冷却区域内的水压。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种具有冷却液流过的冷却装置的X射线设备，所述冷却装置用于冷却阳极，以及本专利技术还涉及所述X射线设备的应用。
技术介绍
按现有技术，尤其在计算机X射线断层造影术领域内使用大功率X射线管。在这里，它可能或者涉及例如由DE4012019B4或US5541975已知的带有旋转阳极的X射线管，或者可能涉及例如由DE10335664B3已知的旋转活塞管。其中都设有冷却装置用于排出阳极内产生的热量。对于旋转阳极，冷却装置在一根设计为空心的阳极轴内延伸和/或在设计为空心的阳极盘内延伸。对于旋转活塞管，包围阳极的真空外壳被冷却装置围绕。通常是一种电绝缘的油或绝缘油作为冷却剂流过冷却装置。除电绝缘性质外，绝缘油由于其比较高的沸点可以在工作温度为200℃时使用。存在的缺点是，绝缘油显然只有比较低的热容量，也就是说，它因而不能非常有效地排出在阳极处产生的热量。除此之外，绝缘油有高的流动性。冷却装置的持久完全密封实际上是很难实现的。为了克服此缺点，按US5541975建议，使用液态金属作为冷却剂。这当然既昂贵又复杂。
技术实现思路
本专利技术所要解决的问题是，克服现有技术的缺点。尤其应提供一种能尽可能简便地制造的、具有特别有效和持久可靠的冷却装置的X射线设备。本专利技术所要解决的另一个问题是，提供一种适用的冷却剂。上述技术问题通过一种具有冷却液流过的冷却装置的X射线设备得以解决，所述冷却装置用于冷却阳极，按照本专利技术，所述冷却液是水，以及采用增压器，以用于产生超过1.1bar的至少作用在所述阳极的要冷却区域内的水压。水的热容量比绝缘油的热容量高约2.5倍。因此它可以特别有效地带走热量。通过借助增压器至少在阳极要冷却的区域内造成至少1.1bar的水压，由此提高水的沸点并因而避免在要冷却的区域与水之间形成不希望的汽膜。阳极的“要冷却的区域”尤其指的是工作时在那里产生最大温度的区域。在旋转阳极和旋转活塞管的情况下则涉及一个环形区。用水作为冷却液工作的冷却装置通常经长时间后仍能可靠密封。所建议的X射线设备寿命长以及其特征在于能特别有效地冷却。水压有利地超过5bar，优选地至少为10bar。水压总是调整为能安全和可靠地避免在要冷却的区域内形成不希望的汽膜。业已证实特别恰当的是，尤其在阳极要冷却的区域内应产生至少为10bar的水压。在这种情况下水的沸点约为180℃。也可以在用作冷却液的水中加入添加剂。在这里可涉及那些降低冰点和/或防止被冷却液流过的冷却装置腐蚀的添加物。按本专利技术一项有利的扩展设计规定，冷却装置与阳极固定连接。在这种情况下，冷却装置的通道或空腔至少围绕阳极要冷却的区域。由此达到，冷却液基本上以与阳极要冷却的区域相同的角速度旋转。尤其在这种情况下增压器可包括一个用于旋转所述阳极的装置。借助该用于旋转阳极的装置，同时使冷却剂以基本上同一个角速度旋转。在这种情况下作用到冷却剂上的离心力，促使在阳极要冷却的区域内造成当时期望的水压。此外，水压还取决于半径，亦即要冷却的区域离阳极旋转轴线的距离。在这方面适用下列公式1/2ρω2R2＝P，其中ρ冷却剂密度ω旋转频率以及P液体压力。在这种特别简单的扩展设计中，为了产生水压并不一定需要采用另一些单独的装置。水压可以仅通过旋转与阳极固定连接的冷却装置并因而在冷却剂上作用离心力造成。按本专利技术的一项有利的扩展设计，冷却装置包括一个围绕阳极的外壳。这就可以实现X射线设备的一种紧凑的设计结构。外壳本身可以冷却，由此可以带走阳极发出的热。按另一项扩展设计，水流过在外壳与阳极之间形成的间隙。在这种情况下外壳例如构成旋转活塞管的外套。有利的是，该外壳与一个环绕阳极的真空密封的内部管壳固定连接。在这种情况下冷却液以与X射线外壳相同的速度旋转。由此可以避免为了克服水与管壳间的摩擦在高转速情况下需要大的驱动功率。按本专利技术的另一项扩展设计，阳极也可以是旋转阳极。在这里，在旋转阳极的内部可以设用于通流冷却液的空腔。该空腔可以仅通过阳极轴延伸。但空腔也可以通过阳极轴和阳极盘内部延伸。这就有可能实现特别有效地冷却旋转阳极。按另一项扩展设计，在所述的间隙或空腔内设至少一个导流件。这就能够实现，通过短的行程将冷的冷却液供给阳极要冷却的区域。由此可以避免到达要冷却的区域前冷却液被不希望地预热。增压器可以包括一台泵机。泵机尤其可以设计为它由一个用于造成旋转活塞管或旋转阳极旋转的驱动装置驱动。在这种情况下保证在阳极旋转的同时泵机也始终处于运行之中。按另一项扩展设计，增压器包括一个设在所述间隙或空腔内可相对于阳极的旋转而转动或固定不动的流动偏转装置。由此通过在旋转的冷却液与流动偏转装置之间的相对运动，可以以简单的方式产生需要的水压。增压器的这种所建议的扩展设计特别简单和不容易发生故障。流动偏转装置可例如涉及一个装在管壳与外壳之间间隙内的设有导流叶片或导流板的盘。在这种盘可旋转地支承的情况下，可以通过相对于X射线外壳旋转速度地调整所述盘旋转速度来调整所期望的水压。按照本专利技术另一种解决方案，将处于至少1.1bar压力下的水应用在用于冷却X射线设备阳极的冷却装置中。应用水作为冷却液可以特别有效地冷却X射线设备。除此之外，在用水作为冷却液工作的冷却装置中的密封，与用绝缘油工作的冷却装置中的密封相比，能保持时间长得多的可靠密封。所建议的应用使得能够实现制造冷却特别有效和少出故障少修理的X射线设备。有利地，使用处于超过5bar压力下，优选地至少10bar压力下的水。由此达到提高沸点，沸点的提高使得可以在传统的旋转活塞管或具有旋转阳极的X射线管中采用水作冷却剂。附图说明下面借助附图详细说明本专利技术的实施例。附图中图1表示水的沸点与压力的关系；图2示意性表示旋转活塞管的局部横截面图；以及图3示意性表示具有旋转阳极的X射线管的局部横截面图。具体实施例方式由图1可见，水的沸点随压力增大而增高。当压力例如为10bar时，水可以加热到约180℃的工作温度，而不会在要冷却的区域表面形成影响冷却效果的汽膜。图2举例表示旋转活塞管。真空密封的管外壳1可绕旋转轴线A旋转地支承。管壳1围绕阳极盘2，该阳极盘具有一个安装在它上面的环形阳极3。阴极4与阳极盘2相对置地固定在例如Al2O3-陶瓷的绝缘子5上。附图标记6表示围绕管壳1的外壳。该外壳6通过连接件8与管壳1固定连接，所以在外壳6与管壳1之间形成一个供冷却液流过用的间隙7。间隙7与用于供入和排出冷却液的冷却剂进口9和冷却剂出口10连接。为了造成旋转活塞管的旋转运动设一个(图中没有表示的)驱动装置。旋转活塞管的功能如下水作为冷却液通过冷却剂进口9供入。借助(这里没有表示出的)驱动装置使旋转活塞管、亦即尤其外壳6、间隙7和管壳1绕旋转轴线A旋转。处于间隙7内的冷却液尤其在阳极3的沿径向在外侧的区域内基于离心力而受压。压力取决于选择的角速度和半径。压力随半径增大而增加。因此，水压恰恰在阳极3的沿径向处于外侧要冷却的区域内特别高。这种有恰当水压的水流过间隙7，在此过程中它吸收在阳极3上产生的热量并将热量经冷却剂出口10带走。借助传统的换热器可将热量重新从水中提出，以及将已冷却的水接着可以重新供给冷却剂进口9。为了产生压力，可采用一台传统的有相应工作能力的泵或一个蓄压器。为了在阳极盘2与外壳6之间延伸的间隙7内本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有冷却液流过的冷却装置（９、１０、１６、１７）的Ｘ射线设备，所述冷却装置用于冷却阳极（３、１３），其特征在于，所述冷却液是水，以及采用增压器，以用于产生超过１．１ｂａｒ的至少作用在所述阳极（３、１３）的要冷却区域内的水压。

【技术特征摘要】
DE 2005-10-14 102005049270.31.一种具有冷却液流过的冷却装置(9、10、16、17)的X射线设备，所述冷却装置用于冷却阳极(3、13)，其特征在于，所述冷却液是水，以及采用增压器，以用于产生超过1.1bar的至少作用在所述阳极(3、13)的要冷却区域内的水压。2.按照权利要求1所述的X射线设备，其特征在于，所述水压超过5bar，优选地至少为10bar。3.按照上述权利要求1或2所述的X射线设备，其特征在于，所述冷却装置与所述阳极(3、13)固定地连接。4.按照上述权利要求中任一项所述的X射线设备，其特征在于，所述增压器包括用于旋转所述阳极(3、13)的装置。5.按照上述权利要求中任一项所述的X射线设备，其特征在于，所述冷却装置包括围绕所述阳极(3)的外壳(6)。6.按照上述权利要求中任一项所述的X射线设备，其特征在于，水流过在所述外壳(6)与阳极(3)之间形成的间隙(7)。7.按照上...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔尔格弗罗伊登伯格，厄恩斯特诺伊迈耶，彼得罗勒，马赛厄斯索伊弗特，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]