CN102100948B

CN102100948B - 一种用于医用加速器的恒温、稳压水循环系统

Info

Publication number: CN102100948B
Application number: CN2010105946806A
Authority: CN
Inventors: 王小军; 吴建兴; 王春波; 薛小峰; 高阳; 沙福泰; 柘江; 邓勇
Original assignee: Jiangsu Haiming Medical Equipment Co Ltd
Current assignee: Jiangsu Haiming Medical Equipment Co Ltd
Priority date: 2010-12-20
Filing date: 2010-12-20
Publication date: 2012-11-28
Anticipated expiration: 2030-12-20
Also published as: CN102100948A

Abstract

本发明涉及一种用于医用加速器的恒温、稳压水循环系统，属放射治疗设备技术领域。所述循环系统包括内、外循环系统、制冷系统和电路控制系统。内循环系统包括由内循环管路连通的内循环过滤器、内循环水泵、加速器恒温功率器件、蓄能器和加热器；外循环系统包括由外循环管路连通的水箱、外循环过滤器、外循环水泵和加速器冷却功率器件；内、外循环系统间有热交换器和截止阀；制冷系统包括蒸发器和制冷机组；电控系统包括控制系统A、B和C。循环系统工作时，受热膨胀的水和气体进入蓄能器，使压力稳定，气体减少，避免对医用加速器器件造成损伤，提高了导热效率。内循环系统水量减少时，开截止阀即可将外循环系统的水补入内循环系统，操作方便。

Description

一种用于医用加速器的恒温、稳压水循环系统

技术领域

本发明涉及一种用于医用加速器的恒温、稳压水循环系统，属于放射治疗设备技术领域。

背景技术

温控系统是医用加速器中的一个重要组成部分，它直接影响医用加速器的主要器件能否稳定正常地工作，其中恒温水循环系统是温控系统的重要组成部分之一。

医用加速器是利用电子射线或X射线来预防和治疗人体深部肿瘤的一种高精度、高能量放射性医疗设备。目前所应用的各种类型医用加速器，其内部有许多种器件在工作时都要发出热量。一些关键器件如加速管，由于温度的变化将会发生膨胀或收缩，使其各个尺寸发生变化，尺寸的变化会导致加速管频率变动，从而导致电子束能量及剂量率变化，影响加速管正常工作。对于用无氧铜制成的行波加速管，当温度变化为1℃时，频率变化为50kHz；对于用无氧铜制成的驻波加速管，当温度增高1℃时，频率降低约50kHz。此外，其他器件如磁控管、环流器、高压脉冲变压器、水负荷以及调制器等都会散发大量的热量。温度升高也会不同程度的影响医用加速器整机性能。为了把这些热量带走，使这些器件在工作时有一个恒定的工作温度，这就需要有一套完整的温控系统，通过该系统的恒温水循环系统中的循环恒温水将所述器件发出的热量带走，使医用加速器内部保持恒定的工作温度。

现有的医用加速器恒温水循环系统可以通过系统中恒温水的循环，不断地把医用加速器恒温器件内部的热量带走，使各个器件保持恒定的工作温度，使医用加速器能够正常运行。但是，由于医用加速器温控系统中采用冷却介质为水，因此在温控过程中水会吸热膨胀以致体积变大使压力变大、也会产生气体使压力变大，会对需冷却的医用加速器的器件造成损伤；水在循环控温过程中产生的气体还会降低导热效率以及水温精度。此外，在医用加速器中，有一些器件需要达到一定温度才能够工作，但是，在医用加速器刚启动时内部温度低，不能达到所述器件的工作温度，因此，需要进行较长时间的预热，功率消耗大。

发明内容

针对现有医用加速器温控系统中的恒温水循环系统在温控过程中循环水会吸热膨胀体积变大使压力变大和产生气体使压力变大，对医用加速器的器件造成损伤；循环水在循环控温过程中产生气体还会降低导热效率以及水温精度；医用加速器启动预热时间长，功消耗率大的缺陷，本发明的目的在于提供一种用于医用加速器的恒温、稳压水循环系统。

具体的技术方案如下：

一种用于医用加速器的恒温、稳压水循环系统，包括内循环系统、外循环系统、制冷系统和电路控制系统。其中，内循环系统包括由内循环管路连通的内循环过滤器、内循环水泵、加速器恒温功率器件、蓄能器和加热器。外循环系统包括由外循环管路连通的水箱、外循环过滤器、外循环水泵和加速器冷却功率器件，在加速器冷却功率器件两端的外循环管路上分出1条外循环管路支路。内循环系统和外循环系统之间有热交换器和截止阀，所述热交换器的一端与内循环管路连通，另一端与外循环管路支路连通；所述截止阀的一端与内循环管路连通，另一端与外循环管路支路连通。制冷系统包括蒸发器和制冷机组，蒸发器的蒸发端浸入水箱的水中，蒸发器伸出水箱外的部分与制冷机组相连接。电控系统包括控制系统A、B和C；其中，控制系统A为由温控线路A顺序连接的温度传感器A、温度控制器A、电动阀执行器和电动比例伺服器，其中，温度传感器A位于内循环管路中，电动比例伺服器位于外循环管路支路中；控制系统B为由温控线路B连接的温度传感器B和温度控制器B，其中，温度传感器B位于水箱的水中；控制系统C包括温度传感器A、温度控制器A和加热器，其中温度传感器A和温度控制器A由温控线路A连接，温度控制器A和加热器由温控线路C连接。

其中，所述加速器恒温功率器件为医用加速器中需要保持恒定工作温度的器件，加速器冷却功率器件为医用加速器中只需要冷却的器件。

所述内循环管路、外循环管路和外循环管路支路中充满水，本发明恒温、稳压水循环系统中的水优选为蒸馏水。

优选蓄能器与加速器恒温功率器件紧挨放置；温度传感器A与加速器恒温功率器件紧挨放置；截止阀与内循环管路连通的一端位于内循环过滤器的进水端，内循环过滤器位于内循环水泵的进水端，水箱位于外循环过滤器的进水端，外循环过滤器位于外循环水泵的进水端。

优选外循环系统中的水温比内循环系统中的水温低10～15℃。

本发明所述的一种用于医用加速器的恒温、稳压水循环系统的工作方式如下：

当医用加速器启动时，所述恒温、稳压水循环系统同时启动，外循环系统中的外循环水泵加压使水在外循环管路及外循环管路支路中循环流动，对加速器冷却功率器件进行冷却；内循环系统中的内循环水泵加压使水在内循环管路中循环流动，通过控制系统C控制加热器对内循环管路中的水进行加热，同时控制系统A控制外循环管路支路中水通过热交换器的流量，使热交换暂不进行；内循环管路中经加热器加热后的水使加速器恒温功率器件快速升温达到工作温度，当内循环管路中的水温达到加速器恒温功率器件的工作温度后，控制系统C控制加热器停止加热，保持内循环系统恒温；当医用加速器恒温功率器件开始工作散热，使内循环系统中温度高于加速器恒温功率器件所要求的恒定工作温度时，控制系统A控制外循环系统中的水通过热交换器的流量，使内、外循环系统开始交换热量，将内循环管路中水的热量带走，使内循环系统中的温度控制在加速器恒温功率器件所要求的恒定工作温度；内循环系统的热量传入外循环系统后，与外循环系统自身产生的热量一起循环至储有冷水的水箱中冷却；当水箱中的水温不能满足冷却要求时，控制系统B控制制冷系统中的制冷机组制冷并通过蒸发器对水箱中的水降温。外循环管路中水温控制在低于内循环管路中水温的范围内。

在所述恒温、稳压水循环系统工作过程中，水吸热膨胀体积变大，产生气体，膨胀后的水和内、外循环系统中的大部分气体进入蓄能器，使所述恒温、稳压水循环系统中的压力稳定，气体减少，避免对医用加速器的器件造成损伤，同时提高了导热效率以及水温精度，控制温度精度高，＜0.3℃。

当内循环系统中水量减少时，将截止阀开启，即可将外循环系统中的水补充入内循环系统，操作方便。

有益效果

1.控制温度精度高，＜0.3℃；

2.水压稳定，温度保持稳定，上下波动在±0.5℃范围内；

3.开启将截止阀，即可将外循环系统中的水补充入内循环系统，操作方便。

附图说明

图1为本发明一种用于医用加速器的恒温、稳压水循环系统的流程示意图。

图中，1-制冷机组，2-蒸发器，3-水箱，4-温度传感器A，5-温度控制器A，6-内循环过滤器，7-内循环水泵，8-电动阀执行器，9-电动比例伺服器，10-截止阀，11-加热器，12-蓄能器，13-内循环管路，14-热交换器，15-温控线路A，16-加速器恒温功率器件，17-加速器冷却功率器件，18-外循环过滤器，19-外循环水泵，20-温度传感器B，21-温度控制器B，22-温控线路B，23-温控线路C，24-外循环管路，25-外循环管路支路。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

一种用于医用加速器的恒温、稳压水循环系统，包括内循环系统、外循环系统、制冷系统和电路控制系统。其中，内循环系统包括由内循环管路13沿水流方向顺序连通的内循环过滤器6、内循环水泵7、加速器恒温功率器件16、蓄能器12和加热器11。外循环系统包括由外循环管路24沿水流方向顺序连通的水箱3、外循环过滤器18、外循环水泵19和加速器冷却功率器件17，在加速器冷却功率器件17两端的外循环管路24上分出一条外循环管路支路25。内循环系统和外循环系统之间有热交换器14和截止阀10，所述热交换器14的一端与内循环管路13连通，位于内循环过滤器6和内循环水泵7之间，另一端与外循环管路支路25连通；所述截止阀10的一端与内循环管路13连通，位于内循环过滤器6和蓄能器12之间，另一端与外循环管路支路25连通。制冷系统包括蒸发器2和制冷机组1，蒸发器2的蒸发端浸入水箱3的水中，蒸发器2伸出水箱3外的部分与制冷机组1相连接。电控系统包括控制系统A、B和C；其中，控制系统A为由温控线路A15顺序连接的温度传感器A4、温度控制器A5、电动阀执行器8和电动比例伺服器9，其中，温度传感器A4位于内循环管路13中，电动比例伺服器9位于外循环管路支路25中；控制系统B为由温控线路B22连接的温度传感器B20和温度控制器B21，其中，温度传感器B20位于水箱3的水中；控制系统C包括温度传感器A4、温度控制器A5和加热器11，其中温度传感器A4和温度控制器A5由温控线路A15连接，温度控制器A5和加热器11由温控线路C23连接。

其中蓄能器12与加速器恒温功率器件16紧挨放置；温度传感器A4与加速器恒温功率器件16紧挨放置；截止阀10与内循环管路13连通的一端位于内循环过滤器6的进水端，内循环过滤器6位于内循环水泵7的进水端，水箱3位于外循环过滤器18的进水端，外循环过滤器18位于外循环水泵19的进水端。

外循环系统中的水温比内循环系统中的水温低10～15℃。

本发明恒温、稳压水循环系统中的水为蒸馏水，水源来自水箱3，在内循环管路13、外循环管路24和外循环管路支路25中循环流动。

所述医用加速器为医用直线加速器。

当医用加速器启动时，所述恒温、稳压水循环系统同时启动，外循环系统中的外循环水泵19加压使水在外循环管路24及外循环管路支路25中循环流动，对加速器冷却功率器件17进行冷却；内循环系统中的内循环水泵7加压使水在内循环管路13中循环流动，通过控制系统C中的温度传感器A4对内循环管路13中的水温采样，通过温控线路A15将信号传送到温度控制器A5，温度控制器A5通过温控线路C23控制加热器11对内循环管路13中的水进行加热，同时控制系统A通过温度传感器A4对内循环管路13中的水温采样，通过温控线路A15将信号传送到温度控制器A5，由温度控制器A5控制电动阀执行器8，再由电动阀执行器8控制电动比例伺服器9控制外循环管路支路25中水通过热交换器14的流量，使热交换暂不进行；经加热器11加热后，内循环管路13的水使加速器恒温功率器件16快速升温达到工作温度，当内循环管路13中的水温达到加速器恒温功率器件16的工作温度后，控制系统C控制加热器11停止加热，保持内循环系统恒温；加速器恒温功率器件16开始工作散热，使内循环系统中温度高于加速器恒温功率器件16所要求的恒定工作温度，控制系统A控制外循环管路支路25中的水通过热交换器14的流量，使内、外循环系统开始交换热量，将内循环管路13中水的热量带走，使内循环系统中的温度控制在加速器恒温功率器件16所要求的恒定工作温度；内循环系统的热量传入外循环系统后，与外循环系统自身产生的热量一起循环至储有冷水的水箱3中冷却；当水箱3的水温不能满足冷却要求时，控制系统B通过位于水箱3水中的温度传感器B20对水温采样，通过温控线路B22将信号传至温度控制器B21，温度控制器B21控制制冷系统中的制冷机组1制冷并通过蒸发器2对水箱3中的水降温。外循环系统中的水温比内循环系统中的水温低10～15℃。

在所述恒温、稳压水循环系统工作过程中，水吸热膨胀体积变大，产生气体，膨胀后的水和内、外循环系统中的大部分气体进入蓄能器12，使所述恒温、稳压水循环系统中的压力稳定，气体减少，避免对医用加速器的器件造成损伤，提高了导热效率以及水温精度，控制温度精度高，＜0.3℃。

当内循环系统中水量减少时，将截止阀10开启，将外循环系统中的水补充入内循环系统。

本发明包括但不限于以上实施例，凡是在本发明的精神和原则之下进行的任何等同替换或局部改进，都将视为在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种用于医用加速器的恒温、稳压水循环系统，包括内循环系统、外循环系统、制冷系统和电路控制系统，其特征在于：内循环系统包括由内循环管路（13）连通的内循环过滤器（6）、内循环水泵（7）、加速器恒温功率器件（16）、蓄能器（12）和加热器（11）；外循环系统包括由外循环管路（24）连通的水箱（3）、外循环过滤器（18）、外循环水泵（19）和加速器冷却功率器件（17），在加速器冷却功率器件（17）两端的外循环管路（24）上分出1条外循环管路支路（25）；内循环系统和外循环系统之间有热交换器（14）和截止阀（10），热交换器（14）的一端与内循环管路（13）连通，另一端与外循环管路支路（25）连通；截止阀（10）的一端与内循环管路（13）连通，另一端与外循环管路支路（25）连通；制冷系统包括蒸发器（2）和制冷机组（1），蒸发器（2）的蒸发端浸入水箱（3）的水中，蒸发器（2）伸出水箱（3）外的部分与制冷机组（1）相连接；电控系统包括控制系统A、B和C；其中，控制系统A为由温控线路A（15）顺序连接的温度传感器A（4）、温度控制器A（5）、电动阀执行器（8）和电动比例伺服器（9），其中，温度传感器A（4）位于内循环管路（13）中，电动比例伺服器（9）位于外循环管路支路（25）中；控制系统B为由温控线路B（22）连接的温度传感器B（20）和温度控制器B（21），其中，温度传感器B（20）位于水箱（3）的水中；控制系统C包括温度传感器A（4）、温度控制器A（5）和加热器（11），其中温度传感器A（4）和温度控制器A（5）由温控线路A（15）连接，温度控制器A（5）和加热器（11）由温控线路C（23）连接；

其工作方式为：内循环系统中的内循环水泵（7）加压使水在内循环管路（13）中循环流动，通过控制系统C中的温度传感器A（4）对内循环管路（13）中的水温采样，通过温控线路A（15）将信号传送到温度控制器A（5），温度控制器A（5）通过温控线路C（23）控制加热器（11）对内循环管路（13）中的水进行加热，同时控制系统A通过温度传感器A（4）对内循环管路（13）中的水温采样，通过温控线路A（15）将信号传送到温度控制器A（5），由温度控制器A（5）控制电动阀执行器（8），再由电动阀执行器（8）控制电动比例伺服器（9）控制外循环管路支路（25）中水通过热交换器（14）的流量，使热交换暂不进行；经加热器（11）加热后，内循环管路（13）的水使加速器恒温功率器件（16）快速升温达到工作温度，当内循环管路（13）中的水温达到加速器恒温功率器件（16）的工作温度后，控制系统C控制加热器（11）停止加热，保持内循环系统恒温；且在所述恒温、稳压水循环系统工作过程中，水吸热膨胀体积变大，产生气体，膨胀后的水和内、外循环系统中的大部分气体进入蓄能器（12），使所述恒温、稳压水循环系统中的压力稳定，气体减少。

2.根据权利要求1所述的一种用于医用加速器的恒温、稳压水循环系统，其特征在于：所述水为蒸馏水。

3.根据权利要求1所述的一种用于医用加速器的恒温、稳压水循环系统，其特征在于：蓄能器（12）与加速器恒温功率器件（16）紧挨放置。

4.根据权利要求1所述的一种用于医用加速器的恒温、稳压水循环系统，其特征在于：温度传感器A（4）与加速器恒温功率器件（16）紧挨放置。

5.根据权利要求1所述的一种用于医用加速器的恒温、稳压水循环系统，其特征在于：截止阀（10）与内循环管路（13）连通的一端位于内循环过滤器（6）的进水端。

6.根据权利要求1所述的一种用于医用加速器的恒温、稳压水循环系统，其特征在于：内循环过滤器（6）位于内循环水泵（7）的进水端。

7.根据权利要求1所述的一种用于医用加速器的恒温、稳压水循环系统，其特征在于：水箱（3）位于外循环过滤器（18）的进水端。

8.根据权利要求1所述的一种用于医用加速器的恒温、稳压水循环系统，其特征在于：外循环过滤器（18）位于外循环水泵（19）的进水端。

9.根据权利要求1所述的一种用于医用加速器的恒温、稳压水循环系统，其特征在于：外循环系统中的水温比内循环系统中的水温低10～15℃。