CN104274199A - 用于计算机x 线断层造影仪台架的旋转环 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于计算机X线断层造影仪台架的旋转环。计算机X线断层造影仪尤其在医疗技术中设计用于生成X射线技术的断层图像。计算机X线断层造影仪同样可使用于材料的无损检验。本发明的基本思想在于将计算机X线断层造影仪台架的旋转环设计为风机叶轮,为此,旋转环具有沿径向延伸的叶片。于是,当旋转环转动时,以技术上简单和可靠的方式产生气流,气流冷却台架和处于旋转环内的部件。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于计算机X线断层造影仪台架的旋转环(Drehrahmen)。计算机X线断层造影仪尤其在医疗技术中设计用于生成X射线技术的断层图像。计算机X线断层造影仪同样可使用于材料的无损检验。
背景技术
计算机X线断层造影仪台架包括基本上环形的不旋转部分,一般称为台架外壳。所述台架外壳通常有固定不动的支承框架,在它上面固定有内衬件或导流板。在支承框架上再借助适用的轴承,例如滚动轴承,安装有一个通常称为台架转子的同样基本上环形的部分,它在计算机X线断层造影仪工作时旋转。作为直接支承的替代方式,所述转子也可以通过倾翻式框架并因而可偏倾地固定在支承框架上。此外,转子还包括也称为“鼓(Drum)”的旋转环。在建造计算机X线断层造影仪时,将所有应能旋转的部件置入旋转环内,尤其至少一个X射线源和至少一个与之配合作用的探测器。旋转环通常制成金属铸件,尤其铝铸件。
在作为X射线技术仪器的计算机X线断层造影仪中,为X射线放射器工作所需要的电功率大部分转换成热量,而只有比较小的部分转换为X射线。基于此原因,应保证X射线放射器的充分冷却,这例如可以通过在台架内的空气冷却装置实现。
由DE102005041542B4已知一种计算机X线断层造影仪的台架,它有可绕轴旋转的旋转架和围绕旋转架安置的支承环。支承环有环形冷却通道,其特征在于,所述支承环有许多围绕其圆周分布地构成非均匀的孔图案的孔,在工作时冷却剂通过这些孔,在支承环与旋转架之间,流经旋转架内处于与支承环的孔相对置位置的孔。
发明内容
本发明要解决的技术问题是,能在技术上简单而可靠地冷却计算机X线断层造影仪的台架。
上述技术问题按本发明通过一种用于计算机X线断层造影仪台架的旋转环以及通过一种具有所旋转环的台架得以解决。
本发明的基本思想在于,将用于计算机X线断层造影仪台架的旋转环设计为风机叶轮,为此,旋转环具有沿径向延伸的叶片。于是,当旋转环转动时,以技术上简单和可靠的方式产生气流,气流冷却台架和并因而也冷却处于旋转环内部的部件。所述的冷却通过吸入的空气与旋转环的大面积接触达到,此时空气用作热交换的冷却剂。
按本发明另一方面,叶片与旋转环热传导地连接为,使叶片构成散热片。由此在设计进一步简化和可靠的同时,强化了旋转环的散热并因而增强了台架的冷却。
按本发明另一方面,旋转环和叶片设计为统一的铸件。由此保证在旋转环与叶片之间良好传热并因而更强烈地冷却台架。
按本发明另一方面,叶片通过焊接与旋转环连接。由此使旋转环的生产过程尽可能是可变的,从而在不同旋转环的情况下可以顺利使用不同结构的叶片。
按本发明另一方面,旋转环有至少一个冷却剂管道,在这里,冷却剂管道热传导地与旋转环连接,或以旋转环内的出口的形式集成组合在旋转环内。充填有冷却剂的冷却剂管道带来附加的冷却效果,因为它起热交换器的作用,在计算机X线断层造影仪工作时它将热量排放给环境空气。
按本发明另一方面,旋转环设计为径流式风机,或设计为横流式风机,或设计为轴流式风机。
按本发明另一方面,叶片设计为相对于旋转环的旋转方向后弯。
按本发明另一方面,叶片设计为相对于旋转环的旋转方向前弯。
附图说明
下面借助附图中表示的实施例详细说明和解释本发明。
其中:
图1表示一种计算机X线断层造影仪;
图2表示按本发明的旋转环的内部状况;
图3表示按本发明的旋转环第一种实施形式的俯视图;
图4表示按本发明的旋转环第二种实施形式的俯视图;
图5表示按本发明的台架的横截面图,包括作为轴流式风机的旋转环;
图6表示按本发明的台架的横截面图,包括作为横流式风机的旋转环;以及
图7表示按本发明的台架的横截面图,包括作为径流式风机的旋转环。
具体实施方式
图1表示一种计算机X线断层造影仪,它有台架16。计算机X线断层造影仪的台架16包括基本上环形的、一般称为台架外壳10的不旋转部分。通常台架外壳10有固定不动的支承框架,在它上面固定有内衬件或导流板。在支承框架上再借助适用的轴承,例如滚动轴承,安装有一个通常称为台架转子同样基本上环形的部分,它在计算机X线断层造影仪工作时旋转。此外,转子还包括也称为“鼓(Drum)”的旋转环1。在建造计算机X线断层造影仪时,将应能旋转地支承的部件置入旋转环1内,尤其至少一个X射线源5和至少一个与之配合作用的探测器7。在X线断层摄影期间,转子围绕旋转轴线8旋转,以及X射线源5在摄影期间发射X射线15。
在摄录X射线图像时,病人17躺在病人卧榻13上,病人卧榻与卧榻底座14连接为,使卧榻底座14能携带病人卧榻13和病人。病人卧榻13设计用于沿摄录方向运动病人17通过台架16的孔。下面也将旋转环1或台架外壳10在图1中面朝病人17的那一侧称为前侧,而也将旋转环1或台架外壳10在图1中背对病人17的那一侧称为后侧。旋转环1和置入其内部的部件在图1中仅示意表示,因为这些部件被内衬覆盖;在图2中详细表示部分旋转环1a的内部状况。
图2表示部分按本发明的旋转环1a的内部状况。在这里没有表示的另一部分旋转环,用于将在图中表示的部件尽可能牢固地保持在两个部分之间并覆盖这些部件。在这里所表示的透视图中表示可以从前侧看到内部状况。旋转环1的各个部分通常制成金属铸件。制成铝铸件是有利的,因为铝有高的热导率和高的热容量。另一方面制成金属铸件带来成本优点。原则上旋转环1的各个部分也可以具有材料,如钛、镁或碳复合材料。
在这里表示的部分旋转环1a中置入对于成像关键的部件。在这里的示例中,置入两个X射线探测器7和两个X射线源5。由此使其中构建有在图中所示的部分旋转环1a的X线断层造影仪,尤其设计用于特别迅速的双能量成像。此外,这一部分旋转环1a还具有多个电子组件4,它们例如用于控制X射线源5。所提及的这些部件共同产生大量废热,所以对于X线断层造影仪无故障运行重要的是,将废热有效排出并因而冷却台架16及各部件。在这里的示例中,盖板6用来赋予旋转环1更高的刚度。在作为替代的实施形式中,如它已在图1中概略表示的那样,旋转环1只有一个X射线源5和只有一个X射线管7。
设有盖板6的X射线探测器7在图示的例子中涉及一种包括许多行的行探测器。X射线探测器7通常设计为闪烁计数器,其中高能X射线光子借助闪烁器转换为光谱中的低能光子,接着借助光电二极管探测。作为替代方式,X射线探测器7可以设计为直接转换式探测器,它借助半导体材料,直接通过内部的光激发,利用光电原理将高能X射线光子变换为信号电流。X射线源5通常涉及X射线管;但原则上也可以使用其他适用于X线断层成像的X射线源5。
图3表示按本发明的旋转环1第一种实施形式的俯视图。在这里所表示的透视图中可见到旋转环1的后侧。按本发明,旋转环1设计为风机叶轮,所以旋转环1有沿径向延伸的叶片2。因此当旋转环旋转时,以技术上简单而可靠的方式产生用于冷却台架的气流。叶片2可由金属制成,但也可以用塑料或碳复合材料制造。叶片2用塑料或碳复合材料制造的优点是,这些材料的重量小。
在这里的示例中,叶片2沿旋转环1的整个径向路径延伸,也就是说,从在其中心的孔一直延伸到外边缘。此外,叶片2以完全相同的、确切地说垂直于旋转环1后侧环形表面的、大约几厘米的高度隆起。此外在本示例中叶片2规则排布,使它们形成沿径向重复的模式。按作为替代的实施形式,叶片2也可以只沿旋转环1后侧表面的部分径向路径延伸。此外,各叶片2也可以有长度不同的、沿径向延伸的轮廓形状。各个叶片2,它们彼此的间距或它们以此隆起的高度也可以不同。各种实施形式根据期望的通过转子旋转产生的气流特性来设计。
对于本发明重要之点在于,通过叶片2产生气流,它起到冷却台架16以及尤其旋转环1的目的。在本示例中叶片2弯曲。因此,当旋转环1(从前面看)顺时针方向旋转时,叶片2设计为前弯。但叶片2也可以设计为后弯。在图示的例子中,不仅在单个叶片2内的弯曲半径是常数,而且在不同叶片2之间的弯曲半径也是一致的。在技术上有利的是,各叶片2的弯曲半径(如在螺旋线中那样)也可以是不同的。此外,在作为替代的实施形式中,除此之外结构相同的旋转环1的叶片2的弯曲半径也可以不同。
图4表示按本发明的旋转环1第二种实施形式的俯视图。在这里所表示的透视图中可见到旋转环1的后侧。图示的旋转环1设计为风机叶轮,它有沿径向延伸、沿径向不弯曲的叶片2。此外,在这里的示例中,叶片2与旋转环1热传导地连接为,使叶片2构成散热片。因此,按此实施形式,叶片2必须有足够高的热导率,为的是能履行散热片的功能。由此在进一步简化和可靠设计的同时,强化了旋转环1的散热并因而增强了台架的冷却。
为达到叶片2作为散热片的功能,可例如通过叶片2与部分旋转环1a共同设计为统一的金属铸件。由此保证在旋转环1与叶片2之间良好传热并因而更强烈地冷却台架16。
作为替代方式,叶片2通过焊接与旋转环1连接。由此使旋转环1的生产过程尽可能是可变的,从而在不同旋转环的情况下可以顺利使用不同结构的叶片2。所述焊接只须实施为,保证在旋转环1与叶片2之间之间良好传热。
在旋转环1与叶片2之间不同的连接方式,可以与在本发明不同实施形式中不同形状的叶片2互相组合。此外,在本发明不同的实施形式中,可以使用不同的材料制造叶片2或旋转环1。例如,作为制造叶片2的材料,可以有铝、钢、钛或镁。
图5表示按本发明的台架16的横截面图,包括作为轴流式风机的旋转环。在轴流式风机中,气流首先沿旋转轴线8的方向运动。在其原理在图6所示的实施形式中提供的横流式风机中,空气首先围绕旋转轴线8运动。按图7中表示的径流式风机的原理,空气首先沿径向,亦即离开旋转轴线8向外运动。
在图5的示例中,台架外壳10通过围绕旋转轴线8环形延伸的相应的轴承9与旋转环1连接。台架外壳10在这里固定竖立在地板上,而旋转环1通过轴承9可绕旋转轴线8旋转。为X线断层成像所需的部件处于旋转环1内,如X射线源5和X射线探测器6。为了冷却整个台架16,尤其是旋转环1和在它内部的那些部件,按本发明将旋转环1通过沿径向延伸的叶片2设计为风机叶轮。在图5所示的实施例中,叶片2向外沿旋转环1主要部分的径向尺寸延伸,尤其沿旋转环1后侧表面的径向长度向外延伸。于是叶片2增大了旋转环1的径向尺寸。由此其运动方向用箭头表示的空气在叶片之间沿旋转轴线8的方向流动。因此在这里的示例中涉及设计为轴流式风机的旋转环1。通过旋转环1和叶片2的旋转运动,空气经空气通道11吸入或通过它吹送。通过将空气用作冷却剂并能实施热交换,使气流冷却台架16和旋转环1。
图5至图7所示本发明实施例的优点在于,各部件不再直接被送风,所以不会有包含在冷却空气内的颗粒吹到部件上。由此防止污染部件,因为只流过作为冷却体的旋转环1。此外还可以取消过滤垫,或用结构很粗大的过滤垫代替。
按本发明另一种在这里没有表示的实施形式,虽然部件被冷却空气送风,但为此提高了对流时的冷却功率。在这种实施形式中,旋转环1尤其可设计为轴流式风扇。此外,按本发明的这种方案不仅能够在台架16后侧吸入冷却空气,而且可以在前侧吹出冷却空气。为了通过吹风更好地直接导致冷却,业已证实可有利的是,在台架16前侧吸入冷却空气,而在后侧吹出冷却空气。在这种发明方案中,旋转环必须在前侧以及在后侧有空气通道。
图6表示按本发明的台架16的横截面图,包括作为横流式风机的旋转环1。与图5所示实施形式的区别在于,轴承9安置在旋转环1及台架外壳10内孔的内部,旋转环1借助轴承9可绕旋转轴线8旋转地支承。此外,在这里的示例中旋转环1设计为横流式风机,为此空气首先围绕旋转轴线8运动。在这里的示例中叶片2固定在旋转环1的后侧表面上。
作为图示实施例的替代方式,叶片2,类似于磨坊的水轮,也安置在旋转环1外侧上。在这种情况下空气不是从后方流入台架16的内腔,而是空气从侧面,亦即从由图纸伸出或伸入图纸平面内的方向,流入台架16的内腔,从而使空气的流入和空气的流出均垂直于旋转轴线8定向。
在这里说明的按本发明用于冷却台架16的这些实施形式,与叶片2的形状或与通风原理无关,可通过主动式风扇12支持。主动式风扇12可尤其涉及一种径向直径为几厘米的电机驱动式风机叶轮。至少一个这种用于吸入或吹出空气的电机驱动式风机叶轮,例如直接处于空气通道11之后或之前。
图7表示按本发明的台架16的横截面图,包括作为径流式风机的旋转环1。在这里的示例中,空气通过邻近中心孔在台架16后侧的主动式风扇12吸入,并通过固定在旋转环1后侧的叶片2沿径向向外运动,以及经过空气通道11从台架16吹出。主动式风扇12或空气通道11完全不必如在这里的示例中那样处于竖立着的台架16上侧或下侧。在图7中表示的横截面图更确切地说是用于说明。主动式风扇12或空气通道11也可以例如与旋转轴线8处于(就地表而言的)同样高度。
当然在这里说明的按本发明用于冷却台架16的这些实施形式,为了冷却台架16或各个产生特别大热量的部件,例如X射线源5,可以与其他措施组合。例如旋转环1可以有至少一个冷却剂管道,在这里,冷却剂管道热传导地与旋转环1连接,或以进入旋转环1内的出口的形式集成组合在旋转环内。这种冷却剂可尤其涉及一种高热容量的液体,例如油。
尽管通过优选的实施例详细图解和说明了本发明,但本发明不受这些公开的示例的限制,以及可以由本领域技术人员导出其他变更方案,都并不脱离本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种用于计算机X线断层造影仪的台架(16)的旋转环(1),其特征在于,旋转环(1)具有各自沿径向延伸的叶片(2),所以旋转环(1)设计为风机叶轮。
2.按照权利要求1所述的旋转环(1),其特征在于,所述叶片(2)与旋转环(1)热传导地连接为,使叶片(2)构成散热片。
3.按照权利要求1或2所述的旋转环(1),其特征在于,所述旋转环(1)和叶片(2)设计为统一的铸件。
4.按照权利要求1或2之一所述的旋转环(1),其特征在于,所述叶片(2)通过焊接与旋转环(1)连接。
5.按照权利要求1至4之一所述的旋转环(1),其特征在于,所述旋转环具有至少一个冷却剂管道(3),其中,冷却剂管道(3)热传导地与旋转环(1)连接,或以旋转环内的出口的形式集成组合在旋转环(1)内。
6.一种计算机X线断层造影仪的台架(16),包括按照权利要求1至5之一所述的旋转环(1)。
7.按照权利要求6所述的台架(16),其特征在于,所述旋转环(1)设计为径流式风机,或设计为横流式风机,或设计为轴流式风机。
8.按照权利要求6或7之一所述的台架(16),其特征在于,叶片(2)设计为相对于旋转环(1)的旋转方向后弯。
9.按照权利要求6或7之一所述的台架(16),其特征在于,叶片(2)设计为相对于旋转环(1)的旋转方向前弯。
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