CN116779399A - 一种x射线装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种X射线装置，包括管套、冷却组件以及设置在所述管套内的X射线管，所述X射线管包括产生发射电子的阴极、接收电子轰击并产生X射线的阳极以及容纳所述阴极和阳极并提供真空环境的管壳，至少部分管壳的侧壁具有中空的冷却通道，所述冷却通道和所述冷却组件相互连通，散热介质在所述冷却通道和冷却组件之间进行密闭流通用于对所述X射线管进行冷却。本发明解决了散热介质速度受限的问题，极大的提高了散热效率。
Description
技术领域
本发明涉及X射线管技术领域，特别涉及一种X射线装置。
背景技术
X射线管的工作原理是在阴极的被高温激发的热电子在高压电场作用下，高速轰击阳极靶盘，从而产生韧致辐射和特征辐射即形成X射线。在此X射线产生的过程中，只有1％的电子动能转变为X射线，而99％以上都转变为热能。在电子轰击区域内甚至可达到2600℃～2700℃的温度。X射线影像设备发展到了今天对于更高功率的曝光提出了更高的要求，这就对球管的散热提出了日益严格要求。
球管阳极的散热主要有两个途径：1)热传导，阳极靶-轴承-玻璃壳-散热介质；2)热辐射，阳极靶--玻璃壳-散热介质，两种途径最终都是依靠散热介质将热量跟外界循环带走热量。所以如何设计一种高效的介质循环方式将球管阳极热量快速带走，这对于球管的热耗散性能和寿命有至关重要的影响。
目前的球管设计，通常将一根导油管导入到球管管套内部，由于管壳与管套存有间隙，从而通过冷却组件和管壳与管套之间间隙的油路循环带走热量，通常情况下，管壳与管套之间的空间体积较大，所以介质在管壳表面的实际流速比较低，通常小于0.1m/s，由于管套内还安装有玻璃材料等叫脆弱的部件，因此散热介质流速不能过快，所以无法通过增大进出口压力差来增大散热介质流速，并且，受限于管外零部件的结构尺寸，管壳外部的散热介质的流动方向性并不受控，所以容易产生互相扰动，导致散热介质的流速不高，散热效率不佳。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种X射线装置，该X射线装置解决了散热介质速度受限的问题，极大的提高了散热效率。
本发明通过以下技术方案实现：
一种X射线装置，包括管套、冷却组件以及设置在所述管套内的X射线管，所述X射线管包括产生发射电子的阴极、接收电子轰击并产生X射线的阳极以及容纳所述阴极和阳极并提供真空环境的管壳，至少部分管壳的侧壁具有中空的冷却通道，所述冷却通道和所述冷却组件相互连通，散热介质在所述冷却通道和冷却组件之间进行密闭流通用于对所述X射线管进行冷却。
进一步的，所述管壳的侧壁包括固定板和具有至少双层结构的壳体，所述固定板和所述壳体固定连接。
进一步的，所述管壳的材质为铜、铜合金、铁、铁合金、不锈钢、玻璃和陶瓷中的一种。
进一步的，所述散热介质为PH值为7的软水。
进一步的，所述壳体经过发黑设计用于增加其热辐射系数。
进一步的，所述壳体为双层结构，且所述壳体包括内壳和外壳，所述内壳、和固定板之间形成所述冷却通道。
进一步的，所述外壳的外侧设有纹路结构用于增加其散热面积。
进一步的，所述X射线管还包括进入管和排出管，所述进入管一端和所述管套固定连接且与管套上的进口连通、另一端和所述固定板固定连接且通过固定板上的通孔连通所述冷却通道；所述排出管一端和所述管套固定连接且与管套上的出口连通、另一端和所述外壳固定连接且和所述冷却通道连通。
进一步的，所述管套上设置有第一连接头和第二连接头，所述第一连接头和所述管套上的进口连通，所述第二连接头和所述管套上的出口连通。
进一步的，所述X射线装置还包括温度检测组件，所述温度检测组件包括PLC以及和所述PLC电连接的第一温度传感器、第二温度传感器和显示器，所述第一温度传感器设置在所述第一连接头内，所述第二温度传感器设置在所述第二连接头内，所述冷却组件和所述PLC电连接。
进一步的，所述冷却组件的第一管道和所述第一连接头连接，所述冷却组件的第二管道和所述第二连接头连接。
相比于现有技术，本发明的优点在于：
1、本发明中通过设计双层壳体可以实现高速的散热介质循环，其速度可以根据外加循环泵的功率而进行定制化设计，原则上可以实现最大50m/s以上的流速，这比传统的单层管壳附近的介质流速提高了500倍，因此可以极大提升了球管阳极的散热能力，并且，由于绝大部分热量都被双层壳体中的散热介质带走，所以管壳与管套之间的区域温度会极大的被降低，这样会降低管套1内零部件的老化，减少打火和介质泄露等故障发生几率。
2、通过设置温度传感器实时检测散热介质温度，PLC根据温度值控制工作泵动态的调节散热介质的流速，这样可以实现节能。
附图说明
图1为本发明一实施例的一种X射线装置的结构示意图；
图2为X射线装置的局部结构示意图；
图3为图2中沿A-A的剖视图；
图4为电路控制框图。
1、管套；10、进口；11、出口；12、第一连接头；13、第二连接头；14、射线窗口；2、冷却组件；20、第一管道；21、第二管道；22、工作泵；3、X射线管；4、阴极；5、阳极；6、管壳；60、冷却通道；61、固定板；610、通孔；611、容纳槽；612、底部；62、壳体；620、内壳；621、外壳；63、侧壁；7、进入管；70、锁紧螺丝；8、排出管；9、温度检测组件；90、PLC；91、第一温度传感器；92、第二温度传感器；93、显示器；30、定子线包。
具体实施方式
以下结合较佳实施例及其附图对发明技术方案作进一步非限制性的详细说明。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
如图1所示，本发明一实施例的一种X射线装置，包括管套1、冷却组件2、X射线管3、温度检测组件9以及裹设在X射线管3阳极端的定子线包30，X射线管3设置在管套1内，X射线管3和管套1之间填充有绝缘油，冷却组件2和X射线管3连接，散热介质在冷却组件2和X射线管3之间进行密闭流通用于带走X射线管3工作时产生的热量，温度检测组件9和冷却组件2电连接，温度检测组件9通过实时检测并显示散热介质的温度，且能够通过控制冷却组件2来控制散热介质的流速。
管套1上设置有第一连接头12、第二连接头13和射线窗口14，第一连接头12和管套1上的进口10连通，第二连接头13和管套1上的出口11连通，射线窗口14面向X射线出射的位置以透射X射线。
冷却组件2设有第一管道20和第二管道21，冷却组件2的第一管道20和第一连接头12连接，冷却组件2的第二管道21和第二连接头13连接，本实施例中，第一管道20和第一连接头12以及第二管道21和第二连接头13之间具体通过螺纹连接，通过设置密封圈(图中未示)保证其密封性，也可以采用其他连接方式，满足其密封性即可。
X射线管3包括产生发射电子的阴极4、接收电子轰击并产生X射线的阳极5、容纳阴极4和阳极5并提供真空环境的管壳6、进入管7和排出管8，进入管7一端和管套1固定连接、另一端和管壳6固定连接，排出管8一端和管套1固定连接、另一端和管壳6固定连接。
至少部分管壳6的侧壁63具有中空的冷却通道60，冷却通道60和冷却组件2相互连通，散热介质在冷却通道60和冷却组件2之间进行密闭流通且对X射线管3进行冷却。
具体的，管壳6的侧壁63包括固定板61和具有至少双层结构的壳体62，固定板61和壳体62固定连接。
固定板61上开设有容纳槽611，容纳槽611的底部612开设有通孔610，通孔610连通冷却通道60。进入管7连接固定板61的一端容纳在容纳槽611中且与底部612抵接，然后采用焊接的方式进行固定。
本实施例中，固定板61和壳体62之间焊接进行固定连接，也可以采用其他方式进行连接，保证固定板61和壳体62之间形成空间密封即可。
本实施例中，管壳6的材质为铜及铜合金；铁以及铁合金、不锈钢等金属材料以及玻璃、陶瓷、塑料等材料中的一种。
壳体62的内外壁经过发黑设计用于增加其热辐射系数，例如镀黑铬等发黑设计。
本实施例中，壳体62为双层结构，且壳体62包括内壳620和外壳621，内壳620、和固定板61之间形成冷却通道60。进入管7一端和管套1固定连接且与管套1上的进口10连通、另一端和固定板61固定连接且通过固定板61上的通孔610连通冷却通道60；排出管8一端和管套1固定连接且与管套1上的出口11连通、另一端和外壳621固定连接且和冷却通道60连通。本实施例中，进入管7和管套1之间以及排出管8和管套1之间均通过锁紧螺丝70进行固定连接，而进入管7和固定板61之间以及排出管8和外壳621之间均通过焊接进行固定连接。当然，壳体62也可以为三层、四层等多层结构设计，具有供散热介质流通的冷却通道即可。本实施例中，散热介质为PH值为7的软水，比较热量通过管壳6传递给绝缘油，水的冷却性能大于绝缘油，阳极5产生的大量热量快递传导给冷却水，并通过管路导出到外部的冷却组件2，加速冷却。
外壳621的外侧设有纹路结构用于增加其散热面积，纹路结构可通过喷砂，纹饰等方式进行设计。
温度检测组件9包括PLC 90以及和PLC 90电连接的第一温度传感器91、第二温度传感器92和显示器93，第一温度传感器91设置在第一连接头12内，第二温度传感器92设置在第二连接头13内，冷却组件2和PLC 90电连接。第一温度传感器91和第二温度传感器92分别用于检测管套1的进口10处和出口11处的散热介质温度，可通过显示器93显示温度的具体值，并且，冷却组件2具有控制散热介质流速的工作泵22，PLC 90和工作泵22电连接，PLC90根据检测的温度值可控制工作泵22动态的调节散热介质流速，这样可以实现节能。
工作时，低温的散热介质从冷却组件2出发，依次经过第一管道20、第一连接头12、管套1的进口10、进入管7、通孔610到达冷却通道60，由于X射线管3的工作会产生热量，热量通过内壳620传递给冷却通道60中的散热介质，低温的散热介质吸取热量后变成高温的散热介质，高温散热介质依次经过排出管8、出口11、第二连接头13和第二管道21，最终回到冷却组件2进行降温，如此循环往复，最终达到有效散热的目的，并且，X射线管3和管套1之间填充有绝缘油，X射线管3产生的热量也可以通过绝缘油传递到管套1进行辅助散热。
本发明中双层壳体62可以实现高速的散热介质循环，其速度可以根据外加循环泵的功率而进行定制化设计，原则上可以实现最大50m/s以上的流速，这比传统的单层管壳附近的介质流速提高了500倍，解决了散热介质速度受限的问题，因此可以极大提升了球管阳极的散热能力，并且，由于绝大部分热量都被双层壳体62中的散热介质带走，所以管壳6与管套1之间的区域温度会极大的被降低，这样会降低管套1内零部件的老化，减少打火和介质泄露等故障发生几率。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (11)
1.一种X射线装置，包括管套(1)、冷却组件(2)以及设置在所述管套(1)内的X射线管(3)，所述X射线管(3)包括产生发射电子的阴极(4)、接收电子轰击并产生X射线的阳极(5)以及容纳所述阴极(4)和阳极(5)并提供真空环境的管壳(6)，其特征在于，至少部分管壳(6)的侧壁(63)具有中空的冷却通道(60)，所述冷却通道(60)和所述冷却组件(2)相互连通，散热介质在所述冷却通道(60)和冷却组件(2)之间进行密闭流通用于对所述X射线管(3)进行冷却。
2.根据权利要求1所述的X射线装置，其特征在于，所述管壳(6)的侧壁(63)包括固定板(61)和具有至少双层结构的壳体(62)，所述固定板(61)和所述壳体(62)固定连接。
3.根据权利要求1所述的X射线装置，其特征在于，所述管壳(6)的材质为铜、铜合金、铁、铁合金、不锈钢、玻璃和陶瓷中的一种。
4.根据权利要求1所述的X射线装置，其特征在于，所述散热介质为PH值为7的软水。
5.根据权利要求2所述的X射线装置，其特征在于，所述壳体(62)经过发黑设计用于增加其热辐射系数。
6.根据权利要求2所述的X射线装置，其特征在于，所述壳体(62)为双层结构，且所述壳体(62)包括内壳(620)和外壳(621)，所述内壳(620)、和固定板(61)之间形成所述冷却通道(60)。
7.根据权利要求6所述的X射线装置，其特征在于，所述外壳(621)的外侧设有纹路结构用于增加其散热面积。
8.根据权利要求6所述的X射线装置，其特征在于，所述X射线管(3)还包括进入管(7)和排出管(8)，所述进入管(7)一端和所述管套(1)固定连接且与管套(1)上的进口(10)连通、另一端和所述固定板(61)固定连接且通过固定板(61)上的通孔(610)连通所述冷却通道(60)；所述排出管(8)一端和所述管套(1)固定连接且与管套(1)上的出口(11)连通、另一端和所述外壳(621)固定连接且和所述冷却通道(60)连通。
9.根据权利要求8所述的X射线装置，其特征在于，所述管套(1)上设置有第一连接头(12)和第二连接头(13)，所述第一连接头(12)和所述管套(1)上的进口(10)连通，所述第二连接头(13)和所述管套(1)上的出口(11)连通。
10.根据权利要求9所述的X射线装置，其特征在于，所述X射线装置还包括温度检测组件(9)，所述温度检测组件(9)包括PLC(90)以及和所述PLC(90)电连接的第一温度传感器(91)、第二温度传感器(92)和显示器(93)，所述第一温度传感器(91)设置在所述第一连接头(12)内，所述第二温度传感器(92)设置在所述第二连接头(13)内，所述冷却组件(2)中的工作泵(22)和所述PLC(90)电连接。
11.根据权利要求9所述的X射线装置，其特征在于，所述冷却组件(2)的第一管道(20)和所述第一连接头(12)连接，所述冷却组件(2)的第二管道(21)和所述第二连接头(13)连接。
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