CN116033639A - X射线源的内置式液冷循环系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种X射线源的内置式液冷循环系统，包括：外壳体，外壳体由散热材料制成；内壳体，内壳体由屏蔽材料制成，内壳体内套设置于外壳体的内部，内壳体的内部空间用于放置射线管；液冷管路，液冷管路包括进液孔、出液孔以及多条液冷流道，进液孔和出液孔均贯通开设于内壳体的侧板部，所有液冷流道成型于外壳体和内壳体的嵌套贴合处；液泵装置，液泵装置通过管路分别连通于进液孔和出液孔，液泵装置用于使冷却液在液泵装置和液冷管路之间循环流动。本发明能够高效快速地将由射线管产生的热量散发至外部环境，提高整体结构的紧凑度和散热效率。

Description

X射线源的内置式液冷循环系统

技术领域

本发明涉及X射线源技术领域，特别是涉及一种X射线源的内置式液冷循环系统。

背景技术

X射线源工作的时候，99％的功率转换成热能，只有1％的能量会转换成有效射线。发热源(射线管及内部器件)工作时产生的热量，经过变压器油吸收大部分热量后再次将变压器油的热量传到外壳，通过外壳向外界散热，这种属于被动散热。对于小功率或者间断性工作的射线源，这种方法可以适用；但是对于大功率或长时间不间断工作的X射线源，如果仍然采用被动散热方式，只能通过增大油箱体积来达到散热效果，这种做法会导致射线源的体积和重量增加，同时也会增加经济成本；如果热无法及时散出去，会缩短设备的使用寿命。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明要解决的技术问题在于提供一种X射线源的内置式液冷循环系统，能够结合固体和固体之间传递热量方式以及固体和液体之间传递热量方式来高效快速地将由射线管产生的热量散发至外部环境，提高整体结构的紧凑度和散热效率。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种X射线源的内置式液冷循环系统，包括：

外壳体，外壳体由散热材料制成；

内壳体，内壳体由屏蔽材料制成，内壳体内套设置于外壳体的内部，内壳体的内部空间用于放置射线管；

液冷管路，液冷管路包括进液孔、出液孔以及多条液冷流道，进液孔和出液孔均贯通开设于内壳体的侧板部，所有液冷流道成型于外壳体和内壳体的嵌套贴合处，每条液冷流道沿自身延伸方向的两端分别为进液端和出液端，每条液冷流道的进液端连通于进液孔，每条液冷流道的出液端连通于出液孔；

液泵装置，液泵装置通过管路分别连通于进液孔和出液孔，液泵装置用于使冷却液在液泵装置和液冷管路之间循环流动。

优选地，所述液冷流道为开设于外壳体内周壁的凹槽结构，所述内壳体的外周壁封住所述凹槽结构的开口处。

优选地，所述液冷流道包括依次连通的扩散延伸部、水平延伸部以及汇聚延伸部，扩散延伸部连通于进液孔，汇聚延伸部连通于出液孔。

优选地，所述外壳体和内壳体均呈矩形箱结构，所述进液孔和出液孔对称设置于内壳体的相对两侧。

优选地，所述液冷管路还包括进液缓冲区和出液缓冲区，进液缓冲区将进液孔分别连通至所有液冷流道，出液缓冲区将所有液冷流道连通至出液孔。

优选地，所述屏蔽材料为铅金属。

优选地，所有所述液冷流道的延伸轨迹互不相交。

优选地，所述X射线源的内置式液冷循环系统还包括设于外壳体外周壁的散热翅片。

优选地，所述X射线源的内置式液冷循环系统还包括设于外壳体外周壁的散热风扇。

优选地，所有所述液冷流道呈等间距分布。

如上所述，本发明的X射线源的内置式液冷循环系统，具有以下有益效果：由于X射线源的射线管为发热元器件，X射线源的内置式液冷循环系统主要用于为射线管降温散热，以提高射线管的使用寿命。内置式液冷循环系统的降温散热功能主要通过下述两种方式实现：第一点，内壳体内套设置于外壳体的内部，内壳体的部分外周壁贴合接触于外壳体的部分内周壁，内壳体将热量传递至外壳体，随后外壳体将热量散发至外部环境中。第二点，也是主要创新点，即进液孔和出液孔均贯通开设于内壳体的侧板部，所有液冷流道成型于外壳体和内壳体的嵌套贴合处，每条液冷流道的进液端连通于进液孔，每条液冷流道的出液端连通于出液孔。如此设置，首先，冷却液被液泵装置注入进液孔中；接着，冷却液被分流至各个液冷流道；然后，冷却液一边沿液冷流道的延伸方向流动，一边将内壳体的热量经过外壳体向外部环境散热并且将内壳体的热量带出液冷管路；最后，冷却液从出液孔回流至液泵装置，如此循环。因此，本发明的X射线源的内置式液冷循环系统能够结合固体和固体之间传递热量方式以及固体和液体之间传递热量方式来高效快速地将由射线管产生的热量散发至外部环境，提高整体结构的紧凑度和散热效率。

附图说明

图1显示为本发明的X射线源的内置式液冷循环系统的示意图；

图2显示为X射线源的内置式液冷循环系统通过水平剖切面获取的剖视图；

图3显示为沿图2中A-A线的剖视图；

图4显示为外壳体的立体图；

图5显示为外壳体的俯视图；

图6显示为沿图5中B-B线的剖视图；

图7显示为沿图5中C-C线的剖视图；

图8显示为内壳体的立体图。

元件标号说明

1                      外壳体

2                      内壳体

3                      液冷管路

31                     进液孔

32                     出液孔

33                     液冷流道

331                    扩散延伸部

332                    水平延伸部

333                    汇聚延伸部

34                     进液缓冲区

35                     出液缓冲区

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

须知，本说明书所附图中所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

如图1、图2以及图3所示，本发明提供一种X射线源的内置式液冷循环系统，包括：

外壳体1，外壳体1由散热材料制成；

内壳体2，内壳体2由屏蔽材料制成，内壳体2内套设置于外壳体1的内部，内壳体2的内部空间用于放置射线管；

液冷管路3，液冷管路3包括进液孔31、出液孔32以及多条液冷流道33，进液孔31和出液孔32均贯通开设于内壳体2的侧板部，所有液冷流道33成型于外壳体1和内壳体2的嵌套贴合处，每条液冷流道33沿自身延伸方向的两端分别为进液端和出液端，每条液冷流道33的进液端连通于进液孔31，每条液冷流道33的出液端连通于出液孔32；

液泵装置，液泵装置通过管路分别连通于进液孔31和出液孔32，液泵装置用于使冷却液在液泵装置和液冷管路3之间循环流动。

在本发明中，由于X射线源的射线管为发热元器件，X射线源的内置式液冷循环系统主要用于为射线管降温散热，以提高射线管的使用寿命。内置式液冷循环系统的降温散热功能主要通过下述两种方式实现：第一点，内壳体2内套设置于外壳体1的内部，内壳体2的部分外周壁贴合接触于外壳体1的部分内周壁，内壳体2将热量传递至外壳体1，随后外壳体1将热量散发至外部环境中。第二点，也是主要创新点，即进液孔31和出液孔32均贯通开设于内壳体2的侧板部，所有液冷流道33成型于外壳体1和内壳体2的嵌套贴合处，每条液冷流道33的进液端连通于进液孔31，每条液冷流道33的出液端连通于出液孔32。如此设置，首先，冷却液被液泵装置(未予图示)注入进液孔31中；接着，冷却液被分流至各个液冷流道33；然后，冷却液一边沿液冷流道33的延伸方向流动，一边将内壳体2的热量经过外壳体1向外部环境散热并且将内壳体2的热量带出液冷管路3；最后，冷却液从出液孔32回流至液泵装置(液泵装置可以对冷却液进行降温)，如此循环。

因此，本发明的X射线源的内置式液冷循环系统能够结合固体和固体之间传递热量方式以及固体和液体之间传递热量方式来高效快速地将由射线管产生的热量散发至外部环境，提高整体结构的紧凑度和散热效率。

上述液冷流道33可以设于外壳体1的内周壁，可以设于内壳体2的外周壁，还可以同时设于外壳体1的内周壁和内壳体2的外周壁。由于外壳体1由散热材料制成且内壳体2由屏蔽材料制成，结合图3和图4，为了进一步增强内置式液冷循环系统的散热功能，上述液冷流道33为开设于外壳体1内周壁的凹槽结构，上述内壳体2的外周壁封住上述凹槽结构的开口处。

为了使上述液冷管路3尽可能地分布于上述外壳体1，提高液冷管路3的散热效果，如图5、图6以及图7所示，上述液冷流道33包括依次连通的扩散延伸部331、水平延伸部332以及汇聚延伸部333，扩散延伸部331连通于进液孔31，汇聚延伸部333连通于出液孔32。

上述外壳体1和内壳体2可以呈多种形状。例如三棱柱形、圆筒形。结合图3、图4以及图8，为了简化制造工艺，便于连通液冷管路3和液泵装置，上述外壳体1和内壳体2均呈矩形箱结构，上述进液孔31和出液孔32对称设置于内壳体2的相对两侧。

如图6和图7所示，为了提高冷却液的流动平稳性，上述液冷管路3还包括进液缓冲区34和出液缓冲区35，进液缓冲区34将进液孔31分别连通至所有液冷流道33，出液缓冲区35将所有液冷流道33连通至出液孔32。

由于铅金属是一种对X射线具有良好屏蔽效果的材料，上述屏蔽材料为铅金属。

由于铅金属为非良好的的导热金属，其导热率为κ＝34.8W/mK。此外由于要有效屏蔽X射线，所以内壳体2的壁厚t需要满足预设厚度要求。根据热传导公式：△Q＝κ△T·A/t，其中△T为温差，A为面积；导热率越小散热效果越差；壁厚越大，散热效果越差。在铅金属材料无法替换、厚度无法减小的情况下，铅金属的特性阻碍了散热能力的提升。基于此，本发明结合固体和固体之间传递热量方式以及固体和液体之间传递热量方式，避开由铅金属制成的内壳体2的热阻碍，使冷却液(例如冷却油)从外壳体1和内壳体2的嵌套贴合处通过，从而有效向外散热。

为了减少制造成本，上述散热材料为铝合金或钢材。

为了避免上述冷却液发生紊流现象，保证冷却液平稳流动，所有液冷流道33的延伸轨迹互不相交。

为了进一步提高上述外壳体1的散热性能，上述X射线源的内置式液冷循环系统还包括设于外壳体1外周壁的散热翅片。

为了进一步提高上述外壳体1的散热性能，上述X射线源的内置式液冷循环系统还包括设于外壳体1外周壁的散热风扇。

为了进一步提高上述液冷管路3的散热性能，所有上述液冷流道33呈等间距分布。

综上所述，本发明的X射线源的内置式液冷循环系统能够结合固体和固体之间传递热量方式以及固体和液体之间传递热量方式来高效快速地将由射线管产生的热量散发至外部环境，提高整体结构的紧凑度和散热效率。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种X射线源的内置式液冷循环系统，其特征在于，包括：

外壳体(1)，外壳体(1)由散热材料制成；

内壳体(2)，内壳体(2)由屏蔽材料制成，内壳体(2)内套设置于外壳体(1)的内部，内壳体(2)的内部空间用于放置射线管；

液冷管路(3)，液冷管路(3)包括进液孔(31)、出液孔(32)以及多条液冷流道(33)，进液孔(31)和出液孔(32)均贯通开设于内壳体(2)的侧板部，所有液冷流道(33)成型于外壳体(1)和内壳体(2)的嵌套贴合处，每条液冷流道(33)沿自身延伸方向的两端分别为进液端和出液端，每条液冷流道(33)的进液端连通于进液孔(31)，每条液冷流道(33)的出液端连通于出液孔(32)；

液泵装置，液泵装置通过管路分别连通于进液孔(31)和出液孔(32)，液泵装置用于使冷却液在液泵装置和液冷管路(3)之间循环流动。

2.根据权利要求1所述的X射线源的内置式液冷循环系统，其特征在于：所述液冷流道(33)为开设于外壳体(1)内周壁的凹槽结构，所述内壳体(2)的外周壁封住所述凹槽结构的开口处。

3.根据权利要求1所述的X射线源的内置式液冷循环系统，其特征在于：所述液冷流道(33)包括依次连通的扩散延伸部(331)、水平延伸部(332)以及汇聚延伸部(333)，扩散延伸部(331)连通于进液孔(31)，汇聚延伸部(333)连通于出液孔(32)。

4.根据权利要求1所述的X射线源的内置式液冷循环系统，其特征在于：所述外壳体(1)和内壳体(2)均呈矩形箱结构，所述进液孔(31)和出液孔(32)对称设置于内壳体(2)的相对两侧。

5.根据权利要求1所述的X射线源的内置式液冷循环系统，其特征在于：所述液冷管路(3)还包括进液缓冲区(34)和出液缓冲区(35)，进液缓冲区(34)将进液孔(31)分别连通至所有液冷流道(33)，出液缓冲区(35)将所有液冷流道(33)连通至出液孔(32)。

6.根据权利要求1所述的X射线源的内置式液冷循环系统，其特征在于：所述屏蔽材料为铅金属。

7.根据权利要求1所述的X射线源的内置式液冷循环系统，其特征在于：所有所述液冷流道(33)的延伸轨迹互不相交。

8.根据权利要求1所述的X射线源的内置式液冷循环系统，其特征在于：所述X射线源的内置式液冷循环系统还包括设于外壳体(1)外周壁的散热翅片。

9.根据权利要求1所述的X射线源的内置式液冷循环系统，其特征在于：所述X射线源的内置式液冷循环系统还包括设于外壳体(1)外周壁的散热风扇。

10.根据权利要求1所述的X射线源的内置式液冷循环系统，其特征在于：所有所述液冷流道(33)呈等间距分布。

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