CN101268537A - 用于旋转式阳极的冷却装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于旋转式阳极(10)的冷却装置(100)，所述旋转式阳极(10)用于在X射线管中产生X射线，其中旋转式阳极包括聚焦面(11)和支承元件(15)，电子流冲击在所述聚焦面(11)上。为了能够有效地冷却旋转式阳极，使液体(13)位于聚焦面(11)和支承元件(15)之间，上述支承元件(15)同时形成冷凝表面(16)，而蒸发表面(19)在聚焦面(11)上形成，液体在蒸发表面(19)上蒸发，并以蒸汽(18)的形式到达冷凝表面(16)上，以便在那里冷凝，并通过旋转式阳极(10)的离心力以冷凝液(22)的形式返回到聚焦面(11)中。

Description

用于旋转式阳极的冷却装置
技术领域
本发明涉及一种用于旋转式阳极的冷却装置，用于在X射线管中产生X射线，因而旋转式阳极具有聚焦面(Brennbahn)和支承元件，一电子流冲击到所述聚焦面上。
背景技术
用于X射线旋转式阳极的冷却装置从现有技术中已知。X射线旋转式阳极例如用于研究、医学放射学、结构和材料研究或甚至用于医学诊断应用中。在X射线旋转式阳极的情况下，在高真空下通过电子轰击在阳极的焦面上输出热功率。为了避免阳极材料的熔化，阳极必须进行冷却。因为冷却仅是由于阳极的旋转或者阳极旋转速度的增加是不够的。所以在当今技术中阳极是用水冷却。然而，用水冷却具有的缺点是：为了有效地热传递紊流是必需的。这种流动产生损耗摩擦(摩擦)，所述损耗摩擦也必需冷却。
发明内容
因此，本发明的目的是提供旋转式阳极用的冷却装置，所述冷却装置能更有效地冷却。
这个目的通过具有权利要求1所指出的特点的冷却装置达到。
本发明的基本思想是基于用于冷却阳极的所谓的热管原理。实际上在聚焦面和支承元件之间有一种液体用于这一目的，所述液体在蒸发表面上蒸发。蒸发表面通过电子轰击到焦面上而加热。然后该蒸汽到达支承元件，由于温度梯度，所述支承元件上有一低压并且发生冷凝作用。冷凝表面由温度梯度产生，所述温度梯度在蒸发表面和支承元件之间进行调节，上述支承元件也满足冷凝表面的功能。将冷凝液输送回到聚焦面是通过旋转式阳极的离心力实施的。这样，使热管的热回路闭合。
可以看出，本发明的优点是，在所涉及的温度范围内，液体的蒸发热与通过流动的正常冷却相比实现额外的冷却效果。热传递比在流动的液体的情况下高几倍。此外，基于热管原理的冷却装置的构造简单且节约成本，因为只利用支承元件和聚焦面之间的空间。
本发明的可实用的变型方案设定，冷凝液到达在焦面上形成的蒸发表面。
有利的是，支承元件与聚焦面气密地连接。这考虑到旋转式阳极处于高真空下的事实。
滑动轴承可认为是特别有效的冷凝表面。因此，轴承优选的是滑动轴承。
在支承元件上有若干肋条也用于这个目的。此外，肋条用于轴承刚度。
本发明的有利配置设定，液体是水。这考虑了已知水具有高的热容的事实。
但也可以考虑液体是乙醇。
为了保证排出热流，权利要求8规定，冷却液流是在支承元件中流动。冷却流也可以是例如氮或冷却气体。通过冷却流冷却旋转式阳极例如已在专利文献DE 3644719 C1中公开，并可在本发明的范围内使用。
本发明的有利配置规定，若干肋条沿轴向方向设置在支承元件上。
为了保证更快蒸发，本发明可实用的变型方案提供蒸发表面通过隆突和/或肋条放大。由于蒸发表面通过隆突和/或肋条放大，所以形成引起更快蒸发的粗糙表面。
最后，本发明提供一种用于冷却旋转式阳极的方法，对所述方法来说，使液体在旋转式阳极的聚焦面上蒸发，而同时蒸发的液体到达起冷凝表面的作用的支承元件，蒸发的液体将在该冷凝表面上冷凝，由此通过旋转式阳极的离心力将冷凝液再送到聚焦面。这样，冷凝液可以到达构造在聚焦面上的蒸发表面。
优选的是，然后使支承元件与聚焦面气密地连接，其中支承元件作为滑动轴承使用。
按照上述方法，在支承元件上可以使用若干肋条。
附图说明
下面，参照附图说明本发明的实施例。以示意图示出：
图1示出按照本发明所述的冷却装置的顶视图。
图2示出按照本发明所述的冷却装置的纵向剖视图。
具体实施方式
图1示出按照本发明所述旋转式阳极10的冷却装置100。旋转式阳极10具有一电子流冲击于其上的聚焦面11。在支承元件15和聚焦面11之间，有一中空腔12，在所述中空腔12中有液体13。聚焦面的材料是金属。铜和铬作为金属是合适的。液体13可以是水。但也可以想像液体13以乙醇形式存在。支承元件15位于旋转式阳极10的轴14上，并且同时构成冷凝表面16。此外，在聚焦面11上还有一蒸发表面19，液体在所述蒸发表面19上蒸发，并作为蒸汽18到达冷凝表面16。若干肋条21是在支承元件15上，用于有效地冷凝。
另外，在图2中，可以看出用于旋转式阳极10的冷却装置100，用于在X射线管中产生X射线，其中旋转式阳极10具有一聚焦面11和支承元件15，电子流冲击在所述聚焦面11上。在聚焦面11和支承元件15之间有液体13。支承元件15同时构成冷凝表面16，其中液体13在其上蒸发的蒸发表面19位于聚焦面11上。然后蒸汽18到达冷凝表面16，在所述冷凝表面16上，由于温度梯度而有一低压并发生冷凝作用。冷凝液22回送到蒸发表面19是通过旋转式阳极10的离心力进行的。以这种方式使热回路闭合。支承元件15与聚焦面11气密式连接。各肋条21放置在支承元件15上，因而支承元件15，可以是滑动轴承。由于水的高热容，所以液体13以水的形式存在是合适的。但是，液体13以乙醇的形式存在也是可想像到的。最后，将冷却流20设置在支承元件15中，以便排空热流。
附图标记清单
100   冷却装置
10    旋转式阳极
11    聚焦面
12    中空腔
13    液体
14    轴
15    支承元件
16    冷凝表面
18    蒸汽
19    蒸发表面
20    冷却流
21    肋条
22    冷凝液

Claims (15)

1.用于旋转式阳极(10)的冷却装置(100)，所述旋转式阳极用于在X射线管中产生X射线，其中旋转式阳极(10)具有一聚焦面(11)和支承元件(15)，电子流冲击在所述聚焦面(11)上，其特征在于，在聚焦面(11)和支承元件(15)之间有一种液体(13)，并且支承元件(15)同时构成冷凝表面(16)，以及在焦面(11)上构成一蒸发表面(19)，其中液体(13)在蒸发表面(19)上蒸发，并作为蒸汽(18)到达冷凝表面(16)，以便在那里冷凝，并通过旋转式阳极(10)的离心力而作为冷凝液(22)返回到聚焦面(11)。
2.按照权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，冷凝液(22)到达在聚焦面(11)上形成的蒸发表面(19)。
3.按照权利要求1或2所述的冷却装置，其特征在于，支承元件(15)与聚焦面(11)气密地连接。
4.按照权利要求3所述的冷却装置，其特征在于，支承元件(15)是滑动轴承。
5.按照上述权利要求其中之一所述的冷却装置，其特征在于，若干肋条(21)位于支承元件(15)上。
6.按照上述权利要求其中之一所述的冷却装置，其特征在于，液体(13)是水。
7.按照上述权利要求其中之一所述的冷却装置，其特征在于，液体(13)是乙醇。
8.按照上述权利要求其中之一所述的冷却装置，其特征在于，一冷却流(20)在支承元件(15)中流动。
9.按照权利要求4-7其中之一所述的冷却装置，其特征在于，若干肋条在轴向方向上设置在支承元件(15)上。
10.按照权利要求1-9其中之一所述的冷却装置，其特征在于，蒸发表面(19)通过隆起和/或肋条放大。
11.用于冷却旋转式阳极(10)的方法，其特征在于，液体(13)在旋转式阳极(10)的聚焦面(11)上蒸发，并作为蒸汽(18)到达支承元件(15)，所述支承元件(15)同时起冷凝表面(16)的作用，蒸汽(18)在所述冷凝表面(16)上冷凝，然后通过旋转式阳极(10)的离心力重新把冷凝液(22)输送到焦面(11)。
12.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，冷凝液(22)到达蒸发表面，所述蒸发表面构成在焦面(11)上。
13.按照权利要求12所述的方法，其特征在于，支承元件(15)与聚焦面气密地连接。
14.按照权利要求13所述的方法，其特征在于，使用滑动轴承作为支承元件(15)。
15.按照权利要求11-14其中之一所述的方法，其特征在于，各肋条(21)设置在支承元件(15)上。
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