CN101101850B - 用于x射线管外壳的系统、方法和设备 - Google Patents

Abstract

具有集成冷却通道(102，104)的X射线管外壳(100)，其中集成冷却通道(102，104)位于X射线管外壳(100)的壁中，通过其液体或气体冷却剂(810)进行循环，并且热量从X射线管外壳(100)传递到外部冷却器(812)。当X射线管外壳(100)形成时，集成的冷却通道(102，104)生成在X射线管外壳(100)的周界周围。由于使用油冷却剂(222)的旋转阳极X射线管(224)，以辐射方式进行的热量传递的路径从阳极(224)到玻璃嵌入物和油(222)。与玻璃嵌入物接触的油将热量从嵌入物远离传导到X射线管外壳(100)，然后其通过位于X射线管外壳(100)中的集成冷却通道(102，104)进行冷却，通过上述通道流体(810)流到外部液体冷却系统(812)。

Description

用于X射线管外壳的系统、方法和设备

技术领域

本发明通常涉及医疗成像系统，以及更具体地涉及便携式医疗成像装置的冷却。

背景技术

患者的通过量和周转量是X射线成像装置生产率的关键经济度量。X射线成像装置具有高的固定成本，因此X射线成像装置的所有者和操作者寻求降价和/或X射线成像装置的所有者和操作者寻求从装置得到最高的生产率，从而从X射线成像装置获取最高的投资回报率。

一种从X射线成像装置获取最高生产率的方法是在一定的时间量内增加成像的对象或患者的数目。但是，对对象进行成像所需的时间量在一定程度上受到在成像期间之间用来冷却位于X射线成像装置中的X射线管所需时间量的限制。

X射线管通常将供应到X射线管的所有能量的多于99％转变成作为产生所需X射线的多余副产品的热量。在X射线管外壳的设计中X射线管热量的有效处理是关键因素。

改善从X射线管的热能传出促使增加系统的使用，并且由于等待X射线管冷却花费的时间更短，因此对于使用者来说是更有效的。

传统液体冷却的X射线管设计包括泵和安装到X射线管上的热交换器。上述泵将油从X射线管外壳内部通过热交换器进行循环，上述热交换器通过强制的空气对流或通过外部的液体冷却器对油进行冷却。

其它传统的方案将外部或内部副管线结合到X射线管外壳中，冷却剂通过其进行循环。冷却线通常将冷却剂发送到X射线管附近的辐射器，并且风扇对处于X射线管外壳之内或之上的管线进行冷却。

可移动的X射线装备需要最小化的重量和电力要求。现有的冷却方案导致在X射线管处增加的重量和电力要求。由于机架所需的平衡重而在X射线管处尤其不希望增加任何重量，并且风扇的使用限制系统在一些手术环境下使用。

传统的X射线管外壳需要带有许多部件的复杂设计，以便在X射线管外壳中集成副管线以及专用的冷却方案，其导致高的制造和组装成本。

因为上述的原因以及所述的其它原因，在本领域中需要在X射线头部处具有重量的X射线管冷却系统。还需要减少在X射线管处风扇的使用；减少在X射线管处的电力需求；以及改善从X射线管外壳的热量传递。

发明内容

在此致力于解决上述的缺陷、不足和问题，通过阅读和研究下述说明将会理解本发明。

在一方面，通道集成在X射线管外壳的壁中，通过通道具有低于X射线管操作温度的温度的物质进行循环，并且热量从X射线管外壳传递到外部冷却器。在一些实施例中，上述物质是液体。

在另一方面，当X射线管外壳形成时，集成的冷却通道围绕X射线管外壳的周界包括。在一些实施例中使用旋转阳极X射线管和油冷却剂，以辐射的方式进行热量传递的路径从阳极到玻璃嵌入物和油。与玻璃嵌入物接触的油将热量从嵌入物传导到X射线管外壳，然后通过位于X射线管外壳中的集成冷却通道进行冷却，通过上述通道流体流到外部流体冷却系统。

在此描述变化范围的设备、系统和方法。通过参照附图和通过阅读下述的详细说明将明了除了描述于发明内容中的方面和优势之外的进一步方面和优势。

附图说明

图1是使用四条冷却剂通道的示意性X射线管外壳的概况图；

图2是示意性X射线管外壳的图，示出冷却剂通道之间的连接，安装于其中的示意性X射线管以及到外部冷却器的连接；

图3是冷却X射线管的新方法的总体设计图；

图4是X射线管外壳的示意性端视图，示出冷却剂通道之间的连接，安装于其中的示意性X射线管以及到外部冷却器的连接；

图5是X射线管外壳的示意性端视图；

图6是X射线管外壳的示意性侧视图，示出冷却剂通道之间的连接，安装于其中的示意性X射线管以及到外部冷却器的连接；

图7是X射线管外壳的示意性侧视图，示出冷却剂通道之间的连接，安装于其中的示意性X射线管以及到外部冷却器的连接；

图8是示出热量移动通过系统的流程图。

具体实施方式

在下述的详细说明中，参照形成说明书一部分的附图进行说明，并且其中通过说明可实现的特定实施例而示出。对这些实施例以足够的细节进行说明，使得本领域的那些技术人员能够实现上述实施例，并且应该理解，在不脱离实施例范围的情况下，可利用其它实施例以及可作出逻辑的、机械的、电的以及其它改变。因此下述详细说明不以限制意义进行说明。

详细说明分为四部分。在第一部分中，描述了系统级概况。在第二部分，描述实施例的设备。在第三部分，描述方法实施例。最后，在第四部分中，提供详细说明的结论。

系统级概况

图1是使用贯穿X射线管外壳100的四条冷却剂通道102-108的示意性X射线管外壳100的概况图。冷却剂通道102从开口110延伸到开口112；冷却剂通道104从开口114延伸到开口116；冷却剂通道106从开口118延伸到开口120；以及冷却剂通道108从开口122延伸。在该示意性的实施例中，X射线管外壳100用挤出形成器制造成单一单元，不需要组装，并且避免在X射线管外壳100中安装副管线。

通过将冷却通道102-108直接集成到X射线管外壳100的壁中，液体或气体冷却剂热交换器可在外部安装并且通过柔性管连接到X射线管，避免在X射线管处的过多重量和电力需求，并且允许任意风扇远离X射线管安全定位。

将冷却通道102-108直接构造到X射线管外壳100中允许从位于X射线管外壳100内部的围绕X射线管的内部冷却剂进行足够的热交换到外部定位的液体或气体冷却剂热交换器。

在该示意性的实施例中，冷却通道102-108利用挤出形成器构造到X射线管外壳100中，使得X射线管外壳100和冷却通道102-108制造成单一形式。冷却通道的数目只由挤出形成器的容量和外壳设计限制。

将冷却通道102-108集成到X射线管外壳100中，通过避免单独的副管线而简化X射线管外壳组装的复杂性，并且有助于热交换器的外部定位。本发明中的内部管线构造到外壳的壁中，并且因此赋予来自用于提供主外壳的金属制品的所需强度。将管线集成到X射线管外壳中赋予强度，以便通过增加X射线管外壳100的强度来允许到外部冷却系统的外部管路，以及包括冷却通道102-108允许热交换器和冷却系统的外部安装。X射线管外壳100还避免在X射线管处安装冷却风扇，从而允许在更多的手术环境下使用。

通过集成冷却剂通道102-108，X射线管外壳100还避免在X射线管外壳中存在许多单独的冷却部件，从而通过消除需要单独制造的额外管道系统的需求而降低组装成本。不但不需要额外的小型管道系统，还避免了所需的安装问题，并且因为外壳在单一件中已经包含管，因此先前在将管道系统连接到外部冷却器中所涉及的相应组装问题被消除。

X射线管外壳100还解决了在本领域中需要在X射线管处直接安装冷却单元的需求，并且允许不在保持X射线管的机架上使用外部冷却器，从而减少了冷却器的重量，并且消除了到X射线管外壳的额外电力线的需要。将冷却剂管集成到外壳中避免最小化该管道系统上应力的需求，因为外壳本身提供较高的强度，这样在到外部冷却器的连接点处施加的扭矩可跨过整个外壳分布。对扭矩的阻抗允许使用外部管系，其将施加这样的力，而现有技术内部离散管路的使用将把所有的这种扭矩都集中在安装点上，其不能经受应变，并且这样需要使用直接接附到X射线管外壳的冷却单元。

虽然将冷却通道102-108集成到X射线管外壳100不限于冷却剂通道的任意特定数目，为了清楚起见只描述使用四条通道的简化设计。根据于强度、重量和冷却剂流动的竞争需求，从具有高流量冷却剂流过的单一较大通道到允许更均匀的热分散的大数目的通道，可以使用任意数目的通道。

设备实施例

图2是X射线管外壳100的图，示出冷却剂通道之间的连接，安装于其中的示意性X射线管以及到外部冷却单元的连接。X射线管外壳100通过分别位于开口112(图1)和116中的接头202和204连接到外部冷却单元。

开口110和122通过接头206(图2)和208以及在那在两者之间联接的管210联接到彼此。在接头216(图2)处，管212将在冷却剂通道108(图1)的隐藏端部处的开口连接到开口202。管218联接接头214和220，以便从而联接开口118(图1)到开口114。

在X射线管外壳100中的流动引导如下：源自外部定位的冷却剂热交换器的冷却剂(i)通过接头202进入；(ii)流经接头116和通过冷却剂通道102；(iii)流经接头206、管210以及接头208到冷却剂通道108；(iv)通过冷却剂通道108、管212以及接头106到冷却剂通道106；(v)通过冷却剂通道106、接头214、管218以及接头218和设备220到冷却剂通道104中；以及(vi)从接头204出来流到外部定位的热交换器。

在一个替换的实施例中，冷却剂在相反的方向上流动通过X射线管外壳100。主要的冷却剂222密封在X射线管外壳100中，在该示例中其为油。实际的X射线管224以传统的方式安装在X射线管外壳100中。

图3是冷却X射线管的新方法的框图。X射线管外壳100包括X射线管224，但是形成有通过外部管线302和304接附到外部冷却剂热交换器306的整体冷却通道。

图4是X射线管外壳的示意性端视图，示出冷却剂通道之间的连接，安装于其中的示意性X射线管以及到外部冷却器的连接。

图5是X射线管外壳的示意性端视图。

图6是X射线管外壳的示意性侧视图，示出冷却剂通道之间的连接，安装于其中的示意性X射线管以及到外部冷却器的连接。

图7是X射线管外壳的示意性侧视图，示出冷却剂通道之间的连接，安装于其中的示意性X射线管以及到外部冷却器的连接。

方法实施例

在前面部分中，描述了设备的实施例。在该部分中，描述方法的实施例。

图8是示出当使用利用油冷却剂的旋转阳极X射线管时的热量示意性流过系统的流程图。由X射线管产生不需要的热量802，在示意性的实施例中其由油包绕，以吸收热量804；油包含在热传导性的X射线管外壳内806，并且由流动通过X射线管外壳中的一条或多条通道的冷却剂流体冷却808；流体在X射线管外壳外部循环810，并且由外部冷却系统从流体去除812。

结论

描述了具有集成冷却通道的X射线管外壳。虽然在此示出和描述了特定实施例，但是计划来实现相同目的的任意布置可代替示出的特定实施例。本申请意旨涵盖任意改型或改变。例如，虽然以在X射线管外壳中使用四条冷却通道的方式描述了本发明，但是可以使用1，2，6，8条或任意其它数目的冷却通道来执行，以提供所需的功能。

具体的，方法和设备的名称不意旨限制实施例。此外，可将附加的方法和设备增添到部件，可在上述部件中再布置功能，以及在实施例中使用的相应于未来增强和物理装置的新部件可引入而不脱离实施例的范围。实施例可应用于未来的成像装置、应用的医疗装置以及新的检查仪器。

在本申请中关于X射线管外壳管使用的术语意旨包含所有的成像外壳以及辅助冷却环境以及可替换的技术，其提供的功能与描述于此的功能相同。

附图标记列表

100 X射线管外壳

102 冷却剂通道

104 冷却剂通道

106 冷却剂通道

108 冷却剂通道

110 冷却剂通道开口

112 冷却剂通道开口

114 冷却剂通道开口

116 冷却剂通道开口

118 冷却剂通道开口

120 冷却剂通道开口

122 冷却剂通道开口

124 冷却剂通道开口

202 冷却剂通道开口接头

204 冷却剂通道开口接头

206 冷却剂通道开口接头

208 冷却剂通道开口接头

210 管

212 管

214 冷却剂通道开口接头

216 冷却剂通道开口接头

218 管

220 冷却剂通道开口接头

222 主要的冷却剂

224 X射线管

302 外部冷却剂管线

304 外部冷却剂管线

306 外部冷却剂热交换器

802 X射线管

804 作为主要冷却剂的油

806 X射线管外壳

808 在X射线管外壳中的冷却剂

810 X射线管外部的流体循环

812 外部冷却系统

Claims (10)

1.一种设备，包括：

具有至少一壁的X射线管外壳(100)；以及

直接集成到X射线管外壳的该至少一壁中并且贯穿该X射线管外壳的该至少一壁的至少一条内部冷却通道(102)；

其中，所述X射线管外壳(100)和至少一条内部冷却通道(102)形成为单一单元。

2.权利要求1所述的设备，

其中所述至少一壁进一步包括在设备中限定X射线管容纳区域(224)的壳体结构，并且其中限定该至少一条内部冷却通道(102)；以及

其中所述设备进一步包括接附到至少一条内部冷却通道(102)的至少一端的至少一接头(206)，以便将冷却剂引导入和通过内部冷却通道。

3.权利要求2所述的设备，其中壳体结构具有第一端和第二端；

其中至少两接头进一步包括：

在第一端接附到该至少一条内部冷却通道(102)之一的第一接头(206)，以便将冷却剂引导入和通过内部冷却通道(102)；以及

在相对于第一端的相对端接附到同一内部冷却通道(102)的第二接头(202)，以便接收流经和流出同一内部冷却通道(102)的冷却剂。

4.权利要求3所述的设备，其中该至少一条内部冷却通道(102)互相连接，使得引导通过第一接头的冷却剂通过第一内部冷却通道(102)并且通过第二内部冷却通道(108)，以便通过第二接头(206)。

5.权利要求1所述的设备，其中至少一内部冷却通道进一步包括：

偶数的内部冷却通道(102，108)。

6.权利要求1所述的设备，其中该至少一条内部冷却通道进一步包括：

四条内部冷却通道(102，104，106，108)。

7.权利要求1所述的设备，进一步包括：

接附到并定位在X射线管外壳(100)中的X射线管(224)；

柔性管(302)，该柔性管(302)第一端接附到X射线管外壳(100)；以及

接附到柔性管(302)第二端的外部液体或气体冷却器(306)。

8.一种X射线组件，包括：

具有X射线管(224)容纳区域的X射线管外壳(100)，所述X射线管外壳(100)具有直接集成到所述X射线管外壳的壁中并且贯穿该X射线管外壳的壁的多个冷却通道(102)；以及

定位在X射线管外壳(100)的X射线管容纳区域内并接附到X射线管外壳(100)的X射线管(224)；

其中，所述X射线管外壳(100)和多个冷却通道(102)形成为单一单元。

9.一种冷却X射线管外壳的方法，包括：

通过将多个冷却通道(102，104，106，108)直接集成到X射线管外壳(100)的壁中而将多个冷却通道(102，104，106，108)形成为贯穿X射线管外壳(100)的壁；以及

在X射线管外壳(100)的外部使用外部液体或气体冷却器(306)，以便分散热量；

其中，所述多个冷却通道和X射线管外壳形成为单一单元。

10.权利要求9所述的方法，其中该多个冷却通道进一步包括：

连接到该外部液体或气体冷却器(306)的多个冷却通道(102，104，106，108)。

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