專利名稱：用于x射線管的空氣通量導(dǎo)向器系統(tǒng)的制作方法
本申請(qǐng)涉及X射線管領(lǐng)域。本發(fā)明在從用于冷卻X射線管的冷卻液體中移除熱量中特別有用，并且將結(jié)合具體應(yīng)用來(lái)介紹本發(fā)明。然而，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明可以應(yīng)用于需要有效傳輸熱量的不同應(yīng)用場(chǎng)合。
射線管通常包括由金屬或玻璃制成的，支撐在X射線管外殼內(nèi)的真空外殼。外殼收納陰極組件和陽(yáng)極組件。陰極組件包括加熱電流通過(guò)的陰極絲。電流充分地加熱該絲以便放射電子云，即熱電子放射產(chǎn)生。在100-200kV的量級(jí)內(nèi)的高勢(shì)能應(yīng)用在陰極組件和陽(yáng)極組件之間。電子束以充足能量撞擊靶以產(chǎn)生X射線和大量的熱量。
包圍X射線管的X射線管外殼填充有液體(例如油)以輔助冷卻X射線管。為了分配在X射線生成時(shí)產(chǎn)生的熱負(fù)載，在X射線產(chǎn)生的整個(gè)過(guò)程中，始終保持固定的冷卻液體流。在穿過(guò)X射線管外殼的循環(huán)后，冷卻液體通過(guò)熱交換器。熱交換器使油內(nèi)存儲(chǔ)的熱量散發(fā)到周圍空氣，通過(guò)對(duì)流傳輸熱量。冷卻的油再循環(huán)至X射線管外殼。風(fēng)扇通常用于引導(dǎo)空氣經(jīng)過(guò)或穿過(guò)熱交換器以加強(qiáng)熱量傳輸。
在可算式層析X射線攝影法(CT)掃描儀中，X射線管及其關(guān)聯(lián)的熱交換器和冷卻風(fēng)扇固定在環(huán)狀旋轉(zhuǎn)臺(tái)架上。臺(tái)架快速地在病人周圍旋轉(zhuǎn)以獲得CT圖像。在旋轉(zhuǎn)中熱交換器及其關(guān)聯(lián)風(fēng)扇的重量對(duì)于保持架的平衡起了重要的作用。熱交換器的尺寸也受限于臺(tái)架的空隙約束。隨著X射線管的熱輸出增加，對(duì)于傳統(tǒng)風(fēng)扇來(lái)說(shuō)在不太重的情況下提供維持足夠冷卻需要的高流率以達(dá)到臺(tái)架平衡是困難的。此外，大風(fēng)扇易于嘈雜，將打擾病人。
本發(fā)明提供克服上面提及的問(wèn)題及其他的新的、改進(jìn)的方法和裝置。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供用于與關(guān)聯(lián)X射線管組件使用的冷卻系統(tǒng)。冷卻系統(tǒng)包括容納來(lái)自關(guān)聯(lián)的X射線管組件外殼的冷卻流體并且在冷卻流體和氣流間傳輸熱量的熱交換器。風(fēng)扇設(shè)置為移動(dòng)氣流通過(guò)熱交換器?？諝馔繉?dǎo)向器定位為攔截來(lái)自熱交換器的氣流和將氣流改向到與風(fēng)扇的旋轉(zhuǎn)軸基本垂直的方向上。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供X射線管組件和冷卻系統(tǒng)。組件包括用于X射線產(chǎn)生的X射線管。流體流路將來(lái)自X射線管的加熱的冷卻流體送到冷卻系統(tǒng)且將冷卻的流體返回到X射線管。冷卻系統(tǒng)包括設(shè)置為移動(dòng)氣流經(jīng)過(guò)流路部分的軸向風(fēng)扇，風(fēng)扇具有旋轉(zhuǎn)軸?？諝馔繉?dǎo)向器與風(fēng)扇軸向間隔開(kāi)且成形為徑向偏轉(zhuǎn)由風(fēng)扇排出的空氣。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供用于冷卻X射線管組件的方法。該方法包括容納來(lái)自X射線管通過(guò)流體流路加熱的冷卻液體。在冷卻液體和由風(fēng)扇產(chǎn)生的氣流之間傳輸熱量。風(fēng)扇在基本與其旋轉(zhuǎn)軸平行的方向上排出空氣。排出的空氣偏轉(zhuǎn)到基本與軸垂直的方向上。
本發(fā)明的至少一實(shí)施例的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是它允許不需要提高冷卻系統(tǒng)的重量實(shí)現(xiàn)高冷卻速度。
本發(fā)明的至少一實(shí)施例的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是它允許多于一個(gè)的熱交換器并排工作，由此提高冷卻速度。
本發(fā)明的至少一實(shí)施例的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是風(fēng)扇噪音降低。
本發(fā)明的至少一實(shí)施例的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是振動(dòng)減少。
本發(fā)明的至少一實(shí)施例的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于延長(zhǎng)X射線管壽命。
對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，基于對(duì)下文優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述的閱讀和理解，本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)點(diǎn)將變得顯而易見(jiàn)。
本發(fā)明可采用各種元件和元件的排列，以及各種步驟和步驟的排列。附圖僅用于闡述優(yōu)選實(shí)施例的目的并且不解釋為限定本發(fā)明。


圖1是根據(jù)本發(fā)明X射線管組件和冷卻系統(tǒng)的透視圖；圖2是圖1的X射線管組件和冷卻系統(tǒng)的示意圖，部分切去以展示陽(yáng)極組件；圖3是圖1冷卻系統(tǒng)的放大透視圖，為了清楚表示移除了風(fēng)扇蓋；圖4是圖3的冷卻系統(tǒng)的部分側(cè)視截面示意圖；圖5是圖3的空氣流通道的放大透視圖；圖6是圖3的空氣通量導(dǎo)向器的放大前透視圖；圖7是圖6的空氣通量導(dǎo)向器的后透視圖；圖8是圖3的冷卻系統(tǒng)的俯視圖；圖9是圖3的冷卻系統(tǒng)的部分透視圖，顯示了用于將冷卻系統(tǒng)安裝到圖1的X射線管組件上的支架；圖10是具有圖1的X射線管組件和冷卻系統(tǒng)的CT掃描儀的透視圖。
參考圖1，顯示了用于醫(yī)學(xué)診斷系統(tǒng)類型的X射線管組件10，如可算式層析X射線攝影法(CT)掃描儀，用于提供射線放射束。X射線管組件10由包括至少一個(gè)熱交換器14、16的冷卻系統(tǒng)12冷卻。在所示實(shí)施例中顯示了平行排列的兩個(gè)熱交換器14、16。
現(xiàn)在參考圖2，X射線管組件10包括可旋轉(zhuǎn)地安裝在由包殼或框24限定的真空腔22內(nèi)的陽(yáng)極組件20，包殼或框24通常由金屬玻璃和/或陶瓷制成。X射線管陽(yáng)極組件20安裝為用于關(guān)于經(jīng)由一般顯示為26的軸承組件的軸旋轉(zhuǎn)。加熱元件陰極組件28供給及聚焦電子。陰極相對(duì)于陽(yáng)極偏置，以便電子加速到陽(yáng)極20。電子撞擊陽(yáng)極的靶區(qū)的部分轉(zhuǎn)換成熱量及X射線，X射線在框內(nèi)穿過(guò)窗30發(fā)射。陽(yáng)極組件20，陰極組件28，和框24一起組成X射線管32。
X射線管組件10還包括填充有熱傳遞及電絕緣冷卻流體的外殼40，例如絕緣油。外殼40至少部分包圍X射線管的框24并且限定窗41，X射線通過(guò)窗41離開(kāi)X射線管組件10。冷卻液體定向?yàn)橥ㄟ^(guò)窗30、框24、軸承組件26以及其它X射線管32的散熱器件流動(dòng)。
冷卻液體由冷卻系統(tǒng)12冷卻。具體來(lái)說(shuō)，加熱的冷卻液體通過(guò)定位在外殼的陰極端的出口線路42離開(kāi)外殼40，由冷卻系統(tǒng)冷卻，并且冷卻的液體由位于外殼陽(yáng)極端的返回線路44返回到外殼。線路42、44可以是撓性軟管、金屬導(dǎo)管等形式并且形成傳送冷卻液體通過(guò)冷卻系統(tǒng)的熱交換器14、16的部分流體流路46。
在流體流路46內(nèi)的儲(chǔ)液器50可適應(yīng)由于溫度波動(dòng)產(chǎn)生的冷卻液體體積的變化。冷卻液體由液泵52通過(guò)流路46抽出，在所示實(shí)施例中，盡管液泵52定位在流體線路54中，在儲(chǔ)液器50和熱交換器14、16的中間，其他定位也是可以考慮的。在泵52的下游，冷卻液體分成兩條線路56、58，一條線路通往一個(gè)熱交換器14、16。在各自的熱交換器14、16內(nèi)，冷卻液體定向?yàn)檠刂@示為管道60、62的盤旋的散熱器路徑，同時(shí)流過(guò)熱交換器的空氣接觸管道并且在那里加熱。熱交換器可以包括用于增加散熱表面積的鰭片(未示)。在一個(gè)實(shí)施例中，熱交換器由鋁或其他輕質(zhì)材料制成并且具有大約6個(gè)鰭片/cm。對(duì)于功率大約為4-6KW的X射線管，大約為20cm×20cm×9cm的熱交換器可提供足夠的冷卻能力，同時(shí)可滿足傳統(tǒng)臺(tái)架間隙約束的要求。
現(xiàn)在請(qǐng)參考圖3和4，來(lái)自周圍環(huán)境的冷卻空氣經(jīng)由過(guò)濾器70、72進(jìn)入熱交換器14、16，過(guò)濾器70、72交叉安裝在由各自的熱交換器14、16的外殼77限定的入口端74，76處。過(guò)濾器70、72可以是任何一種傳統(tǒng)形式，例如泡沫材料。泡沫材料的密度優(yōu)選為足夠細(xì)以捕獲約束熱交換器效率的灰塵，但沒(méi)有細(xì)到降低系統(tǒng)的冷卻效率。在一個(gè)實(shí)施例中，采用密度大約是25PPI的泡沫材料。如果熱交換器的設(shè)計(jì)允許，可以省略過(guò)濾器。
通過(guò)與管道60、62和鰭片接觸而加熱的氣流離開(kāi)熱交換器14、16并且進(jìn)入中空空氣通量導(dǎo)管78、80。導(dǎo)管安裝在熱交換器的外殼77上，以包圍熱交換器的出口82，84。導(dǎo)管78、80形成用于冷卻系統(tǒng)12的空氣分配系統(tǒng)86、88的一部分。
應(yīng)當(dāng)理解，熱交換器14、16及其關(guān)聯(lián)空氣分配系統(tǒng)86、88是相同的，如相互的鏡像設(shè)置。因此為了方便，將詳細(xì)描述其中一個(gè)空氣分配系統(tǒng)86，另一空氣分配系統(tǒng)88理解為類似運(yùn)作。
尤其參考圖4，空氣通量導(dǎo)管78的圓柱壁89優(yōu)選為由防火材料例如聚碳酸酯制成。導(dǎo)管可以具有大約4-8cm的軸長(zhǎng)以及大約16-26cm的內(nèi)徑。
繼續(xù)參考圖4，空氣分配系統(tǒng)86還包括風(fēng)扇及馬達(dá)組件，其包括由風(fēng)扇馬達(dá)91驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)風(fēng)扇90。雖然風(fēng)扇90優(yōu)選為軸向風(fēng)扇，采用徑向風(fēng)扇也是可以考慮的。軸向風(fēng)扇是將氣流導(dǎo)向在大致軸向方向上，由平行于風(fēng)扇90旋轉(zhuǎn)軸的軸線X-X表示。空氣在基本相同的軸向方向上經(jīng)由空氣通量導(dǎo)管78的入口端92進(jìn)入風(fēng)扇。適合的風(fēng)扇90是流率大約為15-20m3/min或更高的風(fēng)扇。例如，風(fēng)扇可以具有五個(gè)到十個(gè)刀片或具有有效直徑為15-25cm并在大約2800rpm旋轉(zhuǎn)的葉輪94。
如圖4所示，風(fēng)扇的刀片94完全定位在空氣通量導(dǎo)管78的圓柱狀內(nèi)通道95內(nèi)，并鄰近導(dǎo)管的圓形出口96。導(dǎo)管78在其出口端96是設(shè)定好大小的以在空氣通量導(dǎo)管和風(fēng)扇刀片94之間提供小的間隙(例如，大約0.02-0.1cm)。以這種方式，空氣通量導(dǎo)管壁89的內(nèi)表面98有助于維持排出空氣的大致軸向流動(dòng)方向。
如圖4和圖5所示，空氣通量導(dǎo)管78通過(guò)固定元件100(例如螺絲，螺釘?shù)?安裝在熱交換器外殼77上，固定元件100穿過(guò)在空氣通量導(dǎo)管的進(jìn)口端92的外邊緣104內(nèi)適宜地定位的孔102(在所示實(shí)施例中為4個(gè))。鄰近進(jìn)口端92，空氣通量導(dǎo)管必需加寬以容納熱交換器出口82的大小。在所示實(shí)施例中，空氣通量導(dǎo)管的模制角106成形為允許導(dǎo)管入口端92緊密配合熱交換器出口82的矩形形狀。因而導(dǎo)管78在熱交換器出口82周圍提供了充分的密封封口。以這種方式，全部或基本全部離開(kāi)熱交換器出口82的空氣進(jìn)入空氣通量導(dǎo)管78。
離開(kāi)空氣通量導(dǎo)管78的出口96的空氣在沿等線的(contoured)空氣通量導(dǎo)向器110上碰撞，空氣通量導(dǎo)向器110與出口軸向?qū)R，并與出口間隔開(kāi)?？諝馔繉?dǎo)向器攔截來(lái)自導(dǎo)管的大致軸向氣流并且將氣流導(dǎo)向到大致垂直于風(fēng)扇90旋轉(zhuǎn)軸的方向上(即，改向空氣的全部流動(dòng)方向更接近于垂直軸)。特別地，空氣通量導(dǎo)向器將氣流大約改向90°以便空氣在大致橫向方向上遠(yuǎn)離空氣通量導(dǎo)向器流動(dòng)。
最好地如圖6和圖7所示，空氣通量導(dǎo)向器110包括平滑的沿等線的圓盤或壁112，其具有像被削去頂部的錐形形狀，并具有向內(nèi)彎曲的外表面113。圓盤從相鄰風(fēng)扇90的風(fēng)扇端114向遠(yuǎn)離風(fēng)扇的外端116增加其外徑。在所示實(shí)施例中，壁112是具有曲率半徑r的沿等線形，例如，半徑大約為8-10cm以減少風(fēng)扇內(nèi)空氣的壓縮(圖4)。在外端116的外徑dd大于風(fēng)扇刀片的直徑df。例如，dd可以是被風(fēng)扇刀片94旁切的圓的直徑的100-120％。在所示實(shí)施例中，dd是20-30cm或者更大。在風(fēng)扇端處的直徑小于風(fēng)扇刀片的外徑。在風(fēng)扇端處的直徑部分由安裝在其上的風(fēng)扇馬達(dá)的尺寸支配。通過(guò)引導(dǎo)氣流沿著由圖4內(nèi)的箭頭所示的彎曲通路，空氣通量導(dǎo)向器可減少易于由紊流產(chǎn)生的氣流噪音。
空氣通量導(dǎo)向器110優(yōu)選地由防火材料(例如，聚碳酸酯)制成以保持其重量最小并且阻止來(lái)自風(fēng)扇馬達(dá)的振動(dòng)。圓盤112可以具有大約為0.2-0.4cm的厚度。有呈角度間隔開(kāi)的內(nèi)肋118(圖7顯示為8個(gè))安裝到圓盤112有助于維持空氣通量導(dǎo)向器110的剛性。
通量導(dǎo)向器110限定在風(fēng)扇端軸向?qū)R的插口120，插口120大小定制為接收其內(nèi)的風(fēng)扇馬達(dá)91。在插口120中的孔122(在所示實(shí)施例中為四個(gè))接收固定元件123(圖4)，例如螺絲，螺釘?shù)?，用于將風(fēng)扇馬達(dá)91安裝到空氣通量導(dǎo)向器110。形成在插口內(nèi)的較大的孔124、126用以接收配線(未示)、馬達(dá)的部分等。所有的孔122、124、126由馬達(dá)91遮蓋以便來(lái)自風(fēng)扇的很少或沒(méi)有冷卻氣流穿過(guò)空氣通量導(dǎo)向器110。如圖7所示，螺絲與肋118軸向?qū)R并且由環(huán)形支撐結(jié)構(gòu)129的鉆孔128支撐，環(huán)形支撐結(jié)構(gòu)129與肋118結(jié)合允許空氣通量導(dǎo)向器110基本中空并且因而輕質(zhì)，同時(shí)提供用于馬達(dá)91的剛性支撐。
由空氣通量導(dǎo)向器110改向的空氣通過(guò)在安裝在兩空氣分配系統(tǒng)86、88上的蓋132(圖1)內(nèi)切削的槽130遠(yuǎn)離熱交換器流動(dòng)。槽130設(shè)定好大小并且定位為允許充分地向外流動(dòng)以便不約束冷卻系統(tǒng)的效能。
為減少來(lái)自兩平行風(fēng)扇系統(tǒng)的流動(dòng)模型的干涉產(chǎn)生的紊流，空氣通量分隔器140安裝在空氣通量導(dǎo)向器的外端。分隔器140由成形的平板例如鋁板組成。如圖1所示，雖然兩平行通量分隔器140、141一個(gè)用于各導(dǎo)向系統(tǒng)86、88，其也希望單一空氣通量分隔器可以在兩系統(tǒng)中使用?？諝馔糠指羝?40的面積足夠大以最小化紊流。分隔器的尺寸比空氣通量導(dǎo)向器110的大并且形狀大致是正方形或矩形而不是圓形。分隔器140具有用于接收馬達(dá)安裝螺絲123的孔142，由此馬達(dá)91和空氣通量導(dǎo)向器110安裝到空氣通量分隔器上。
備選地，代替通量分隔器140，空氣通量導(dǎo)向器可以形成從其外圍延伸的向外延伸邊緣。
如圖8和圖9所示，風(fēng)扇安裝支架150、152分別連接到熱交換器14、16上并作為用于空氣通量導(dǎo)向器系統(tǒng)86、88的底部。特別地，各支架包括通過(guò)螺絲100安裝在熱交換器外殼77的板154，板154在空氣通量導(dǎo)管78和熱交換器的中間。夾具156從板154延伸并且其末端固定到空氣通量分隔器140后部。支架150、152限定通過(guò)適合的定位固定元件(例如螺絲160(圖1))安裝在X射線管外殼的向外延伸側(cè)邊緣158。支架還包括軸向延伸的頂部邊緣及底部邊緣162(僅頂部邊緣可見(jiàn))，蓋132通過(guò)適合的固定元件進(jìn)行安裝。
相較于沒(méi)有通量導(dǎo)向器的系統(tǒng)而言，散熱得到增加。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)提高23％或更多的散熱，使得冷卻系統(tǒng)12比傳統(tǒng)已經(jīng)存在的系統(tǒng)適用于更高的臺(tái)架速度和/或更高輸出的X射線管。例如相較于傳統(tǒng)系統(tǒng)的108Watts/℃，在本系統(tǒng)中已經(jīng)實(shí)現(xiàn)至少130Watts/℃的散熱率，以及通常大約140-150Watts/℃或者更高。
如圖10所示，所描述的冷卻系統(tǒng)具有用于可算式層析X射線攝影法(CT)系統(tǒng)200的合適的重量及尺寸。CT系統(tǒng)200包括關(guān)于臺(tái)架軸Z旋轉(zhuǎn)的環(huán)形臺(tái)架210。X射線管10及其關(guān)聯(lián)冷卻系統(tǒng)12安裝在臺(tái)架上。病人支架212通過(guò)臺(tái)架內(nèi)的檢查區(qū)214平行于Z軸平移。穿過(guò)在支架上的受驗(yàn)者216的X射線由安裝在來(lái)自X射線管組件10的臺(tái)架的對(duì)面的探測(cè)器218的弧接收。使用適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)處理及重建系統(tǒng)(未示)，將代表受驗(yàn)者身體結(jié)構(gòu)的X射線數(shù)據(jù)用于重建身體結(jié)構(gòu)的圖像。
風(fēng)扇的旋轉(zhuǎn)軸X保持平行于臺(tái)架210的旋轉(zhuǎn)軸Z。雖然冷卻系統(tǒng)12已經(jīng)描述為通過(guò)支架150、152安裝在X射線管外殼40上，冷卻系統(tǒng)備選地安裝在臺(tái)架210上是可以考慮的。
并不意圖限制本發(fā)明的范圍，下文實(shí)例說(shuō)明冷卻系統(tǒng)的效力。
不同的冷卻系統(tǒng)構(gòu)造為使用如先前所述類型平行的成對(duì)徑向風(fēng)扇或者平行的成對(duì)軸向風(fēng)扇。軸向風(fēng)扇(在零壓力點(diǎn)流率18.8m3/min，轉(zhuǎn)速2,800RPM，刀片直徑20cm，具有個(gè)9刀片)由生產(chǎn)商供給由鋼鐵形成的外框(軸向，有框(w/frame))。在某些測(cè)試中在風(fēng)扇插入空氣通量導(dǎo)管(軸，無(wú)框)前框被移除。測(cè)試不同類型的過(guò)濾器，包括無(wú)過(guò)濾器，10ppi過(guò)濾器，以及25ppi過(guò)濾器，10ppi過(guò)濾器具有較大的孔并且因此比25ppi過(guò)濾器具有較小的流動(dòng)阻力。在這些測(cè)試中，空氣通量導(dǎo)管相當(dāng)粗糙地成形為圓柱狀(大約20cm長(zhǎng))，其并不能完全遮蓋熱交換器的出口?？諝馔繉?dǎo)向器是切割成形，而不是模制成形(外徑21cm，曲率半徑9.5cm)。在某些測(cè)試中，使用由厚度大約為0.2cm的鋁板成形的空氣通量分隔器。
表1顯示了得到的結(jié)果。優(yōu)選構(gòu)造一般是具有低油溫及高散熱率(Q/ITD＝比率/(熱油溫-冷油溫))。然而，其它因素，例如風(fēng)扇噪音及振動(dòng)傾向在評(píng)定用于CT掃描儀中的合適構(gòu)造中也趨于重要。
沒(méi)有生產(chǎn)商框的軸向風(fēng)扇在測(cè)試中執(zhí)行很好，尤其是當(dāng)與導(dǎo)管、空氣通量導(dǎo)向器、空氣通量分隔器以及開(kāi)槽蓋組合時(shí)。例如，測(cè)試13具有散熱率為132Watts/℃，與具有散熱率為108W/℃的傳統(tǒng)熱交換器設(shè)計(jì)相比十分有利。與傳統(tǒng)風(fēng)扇相比，這種排列也具有低噪音輸出和減少的振動(dòng)。
測(cè)試與那些已描述的實(shí)例1相似，例如由包括2個(gè)熱交換器、2個(gè)軸向風(fēng)扇、2個(gè)導(dǎo)管、2個(gè)空氣通量導(dǎo)向器以及2個(gè)分隔器的冷卻系統(tǒng)完成。在這些測(cè)試中，空氣通量導(dǎo)管模制為以提供如圖5所示的角件以允許空氣通量導(dǎo)管與熱交換器出口的形狀更加緊密配合。導(dǎo)管出口直徑設(shè)計(jì)為比實(shí)例1中的更加接近風(fēng)扇刀片的直徑，允許風(fēng)扇更加高效地運(yùn)作。通量導(dǎo)向器也增加了尺寸，從最大直徑約21cm到最大直徑約24.6cm并且模制為比實(shí)例1中使用的粗切削導(dǎo)向器提供更光滑的外表面。已發(fā)現(xiàn)這些改變可減小氣流摩擦力和紊流以便提高散熱效率。散熱結(jié)果(Q/ITD)示于表2并且與那些由徑向風(fēng)扇操作的商業(yè)冷卻系統(tǒng)相比較。對(duì)于每一測(cè)試，陽(yáng)極、定子及泵的功率是相同的(分別是4500W、400W以及187W)。因此來(lái)自X射線管外殼的散熱對(duì)于每一構(gòu)造(350W)是相同的?；谂_(tái)架溫度為37℃預(yù)測(cè)最大冷卻油溫。
表2
如表2所示，本冷卻系統(tǒng)在散熱率方面勝于商業(yè)冷卻系統(tǒng)。對(duì)于本系統(tǒng)，最大冷卻油溫相比于商業(yè)系統(tǒng)也顯著較低。基于得到的結(jié)果，本冷卻系統(tǒng)通過(guò)維持低于63℃的油溫可以對(duì)運(yùn)作在功率至少為4.5KW的X射線管進(jìn)行十分有效的冷卻。如果油溫允許稍高一點(diǎn)，冷卻系統(tǒng)預(yù)期能夠?qū)\(yùn)作在功率大約為6KW的X射線管進(jìn)行有效冷卻。
本發(fā)明已經(jīng)參考優(yōu)選實(shí)施例描述。其他人基于對(duì)前述詳細(xì)描述的閱讀和理解將想到修改以及變更。傾向于將本發(fā)明解釋為在附加權(quán)利要求或其相等的范圍內(nèi)包括所有這些修改以及變更。
表權(quán)利要求
1.一種用于關(guān)聯(lián)的X射線管組件(10)的冷卻系統(tǒng)(12)包括接收來(lái)自關(guān)聯(lián)的X射線管組件外殼(40)的冷卻流體并且在所述冷卻流體和氣流之間傳輸熱量的熱交換器(12，14)；設(shè)置為通過(guò)所述熱交換器移動(dòng)所述氣流的風(fēng)扇(90)；以及定位為攔截來(lái)自所述熱交換器的所述氣流并且將所述氣流改向到大致垂直于所述風(fēng)扇的旋轉(zhuǎn)軸的方向上的空氣通量導(dǎo)向器(110)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于所述風(fēng)扇是軸向風(fēng)扇。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于所述空氣通量導(dǎo)向器限定具有外部凹面(113)的截頂錐體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于所述空氣通量導(dǎo)向器沿風(fēng)扇的旋轉(zhuǎn)軸與風(fēng)扇間隔開(kāi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于所述空氣通量導(dǎo)向器與風(fēng)扇的旋轉(zhuǎn)軸對(duì)齊。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于所述風(fēng)扇定位在所述熱交換器和所述空氣通量導(dǎo)向器之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于所述風(fēng)扇包括具有直徑小于所述空氣通量導(dǎo)向器的最大外徑的刀片(94)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于所述風(fēng)扇包括馬達(dá)(91)，所述馬達(dá)安裝到空氣通量導(dǎo)向器上。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于進(jìn)一步包括接收來(lái)自所述熱交換器的空氣并且橫截面朝所述空氣通量導(dǎo)向器變小的導(dǎo)管(78)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于所述風(fēng)扇包括設(shè)置在所述導(dǎo)管內(nèi)的徑向刀片(94)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于所述空氣通量導(dǎo)向器限定具有外部凹面(113)的截頂錐體，所述導(dǎo)管、所述風(fēng)扇刀片以及所述空氣通量導(dǎo)向器是同軸的。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于進(jìn)一步包括與所述第一熱交換器平行安裝的第二熱交換器；設(shè)置為移動(dòng)第二氣流通過(guò)所述第二熱交換器的第二風(fēng)扇；以及定位為攔截來(lái)自所述第二熱交換器的所述第二氣流并且將所述第二氣流改向到大致垂直所述第二風(fēng)扇的旋轉(zhuǎn)軸方向上的第二空氣通量導(dǎo)向器。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于進(jìn)一步包括定位在所述第一和第二空氣通量導(dǎo)向器之間的至少的第一空氣通量分隔器(140)，以減少由所述第一和第二氣流的混合產(chǎn)生的紊流。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于所述第一和第二空氣通量導(dǎo)向器是背對(duì)背安裝。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于進(jìn)一步包括限定具有彎曲外部凹面的截頂錐體的第二空氣通量導(dǎo)向器；第二導(dǎo)管；以及第二風(fēng)扇，所述第一和第二風(fēng)扇的風(fēng)扇刀片，所述第一和第二導(dǎo)管，以及所述第一和第二空氣通量導(dǎo)向器是同軸的。
16.一種組件包括安裝在外殼(40)內(nèi)的X射線管(32)；根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷卻系統(tǒng)(12)；以及通過(guò)所述外殼和根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷卻系統(tǒng)循環(huán)所述冷卻流體的泵(52)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的組件，其特征在于所述X射線管具有至少4.5KW的輸入功率。
18.一種CT系統(tǒng)(200)包括安裝用于繞臺(tái)架軸旋轉(zhuǎn)的臺(tái)架(210)；安裝在外殼(40)內(nèi)的X射線管(32)；根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷卻系統(tǒng)(12)；以及通過(guò)所述外殼及根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷卻系統(tǒng)循環(huán)所述冷卻流體的泵(52)，其由所述臺(tái)架支撐；以及相對(duì)于所述X射線管安裝到所述臺(tái)架的X射線探測(cè)器的陣列(218)。
19.一種X射線管組件及冷卻系統(tǒng)包括用于產(chǎn)生X射線的X射線管(32)；從所述X射線管(32)傳遞加熱的冷卻流體并且將冷卻的流體返回所述X射線管的流體流路(46)；以及冷卻系統(tǒng)(12)，所述冷卻系統(tǒng)(12)包括設(shè)置為移動(dòng)氣流穿過(guò)所述流路部分的軸向風(fēng)扇(90)，所述風(fēng)扇具有旋轉(zhuǎn)軸；以及與所述風(fēng)扇軸向間隔開(kāi)并且成形為徑向偏轉(zhuǎn)由所述風(fēng)扇排出的空氣的空氣通量導(dǎo)向器(110)。
20.一種用于冷卻X射線管組件(10)的方法包括通過(guò)流體流路接收來(lái)自所述X射線管組件的加熱的冷卻液體；在所述冷卻液體和由風(fēng)扇(90)產(chǎn)生的氣流之間傳輸熱量，所述風(fēng)扇在基本平行于其旋轉(zhuǎn)軸的方向上排出所述氣流；在基本與所述軸向方向垂直的徑向方向上偏轉(zhuǎn)所述排出的空氣。
全文摘要
用于X射線管組件(10)的冷卻系統(tǒng)(12)包括接收來(lái)自X射線管組件的外殼(40)的冷卻液體和傳遞熱量到空氣流的熱交換器(14、16)。風(fēng)扇(90)，例如軸向風(fēng)扇，引導(dǎo)氣流穿過(guò)熱交換器。風(fēng)扇設(shè)置在導(dǎo)管(78)內(nèi)。沿等線的空氣通量導(dǎo)向器(110)設(shè)置為攔截來(lái)自導(dǎo)管的氣流并且在基本垂直于風(fēng)扇的旋轉(zhuǎn)軸的方向上改向氣流。
文檔編號(hào)F04D29/58GK1891017SQ200480036262
公開(kāi)日2007年1月3日 申請(qǐng)日期2004年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月10日
發(fā)明者S·張, Q·K·盧, K·C·克拉夫特 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司