CN209787071U - X射线管余热发电装置 - Google Patents

Abstract

X射线管余热发电装置，包括X射线管，X射线管上设有导热油入口和导热油出口；其还包括水冷机、换热发电器、管路组件、水泵、油泵、蓄电池、热敏电阻传感器及单片机。本实用新型可根据X射线管的发热量动态控制散热效率，热敏电阻传感器实时监测X射线管的温度参数，并传递数据给单片机，单片机则基于热敏电阻传感器的检测数据动态调节水泵和油泵的功率，以达到调节水路及油路流速的效果，进而达到动态调节散热效率的效果，延长了X射线管的使用寿命，保证了X射线管的正常稳定运行。

Description

X射线管余热发电装置

技术领域

本实用新型涉及发电装置，特别是一种X射线管余热发电装置。

背景技术

X射线系统作为医学影像学中最基本的系统，在临床诊断和治疗中被广泛的应用。X线管作为X射线的发生装置，是一个高度真空的热阴极二极管，钨丝作为阴极，钨靶作为阳极，X线管中高速电子撞击阳极靶面时，99%以上的能量变为热能，仅有小于1%的能量，通过两种方式即韧致辐射和特征辐射产生X线。如果不能及时散热和冷却，焦点面将熔化损坏X射线管。所以如何将热量导出成为了X射线系统中一个至关重要的模块。

近年来，随着CT、DSA及其它大功率X线装置的应用，对X线管的冷却提出了更高的要求。水冷机冷却法具有较好的冷却效果，在高端CT、DSA中得到了广泛使用。但现有的水冷机冷却法的不足之处在于：吸收的热量均发散到外界环境中，忽略了换热系统中的热能的有效利用。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术的不足，而提供一种X射线管余热发电装置，它解决了现有的针对X射线管的水冷机冷却方法无法有效利用换热系统中的热能的问题。

本实用新型的技术方案是：X射线管余热发电装置，包括X射线管，X射线管上设有导热油入口和导热油出口；其还包括水冷机、换热发电器、管路组件、水泵、油泵、蓄电池、热敏电阻传感器及单片机；

水冷机包括冷冻机、冷媒循环管、水槽及冷媒循环泵，冷冻机上设有冷媒入口和冷媒出口，冷媒循环管一端连接在冷冻机的冷媒入口上，另一端连接在冷冻机的冷媒出口上，冷媒循环管的管体中部位于水槽内，水槽上设有进水口A和出水口A，冷媒循环泵安装在冷媒循环管上；

换热发电器包括壳体、水管、油管及温差发电片；水管和油管均反复弯折成板状安装在壳体内腔中，且相互平行交替布置，相邻的水管与油管之间设有用于安装的温差发电片的间隙，水管的进水端和出水端分别从壳体内腔中伸出，油管的进油端和出油端分别从壳体内腔中伸出，温差发电片设在相邻水管与油管之间；

管路组件包括进油支管、出油支管、多通接头A、多通接头B、油路总管A、油路总管B、进水支管、出水支管、多通接头C、多通接头D、水路总管A及水路总管B；进油支管分别与每根油管的进油端连通，出油支管分别与每根油管的出油端连通，油路总管A一端连接在X射线管的导热油出口上，另一端通过多通接头A与每根进油支管连通，油路总管B一端连接在X射线管的导热油入口上，另一端通过多通接头B与每根出油支管连通；进水支管分别与每根水管的进水端连通，出水支管分别与每根水管的出水端连通，水路总管A一端连接在水槽的出水口A上，另一端通过多通接头C与每根进水支管连通，水路总管B一端连接在水槽的进水口A上，另一端通过多通接头D与每根出水支管连通；

水泵设在水路总管A与水槽的出水口A之间，或设在水路总管A与多通接头C之间，或设在水路总管B与水槽的进水口A之间，或设在水路总管B与多通接头D之间；

油泵设在油路总管A与X射线管的导热油出口之间，或设在油路总管A与多通接头A之间，或设在油路总管B与X射线管的导热油入口之间，或设在油路总管B与多通接头B之间；

蓄电池与温差发电片电连接；

热敏电阻传感器安装在X射线管上；

单片机分别与蓄电池、水泵、油泵及热敏电阻传感器及X射线管电连接。

本实用新型进一步的技术方案是：水槽上还设有进水口B和出水口B，进水口B设在水槽侧壁上端，出水口B设在水槽侧壁下端或水槽底部，进水口B上设有电磁阀A，出水口B上设有电磁阀B，电磁阀A和电磁阀B分别与单片机电连接，进水口B与外部自来水源连接。

本实用新型与现有技术相比具有如下优点：

1、可根据X射线管的发热量动态控制散热效率：热敏电阻传感器实时监测X射线管的温度参数，并传递数据给单片机，单片机则基于热敏电阻传感器的检测数据动态调节水泵和油泵的功率，以达到调节水路及油路流速的效果，进而达到动态调节散热效率的效果，延长了X射线管的使用寿命，保证了X射线管的正常稳定运行。

2、有效利用换热系统中的热能：通过温差发电片将热能转化为电能，并将电能储存在蓄电池中，并加以利用。在换热系统中，水泵和油泵由蓄电池提供电力支持，相比现有的水冷机换热法更节能。

3、换热效率高：水管和油管均反复弯折成板状安装在壳体内腔中，且相互平行交替布置，这种排布方式即减小了换热发电器的占地面积又增大了油管与水管的换热面积，能适应较高热量的散热需求。

4、具有意外掉电保护功能：当X射线系统意外掉电(即X射线管和水冷机断电)时，X射线管内部的监控装置随即传递电信号给单片机，单片机收到该电信号后控制蓄电池对X射线管的回撤电路供电，以启动X射线管回测，然后再同步启动电磁阀A及电磁阀B，电磁阀A打开后，带有一定水压的自来水通过进水口B进入水槽，吸热后再通过出水口B排出，从而保证了X射线管在掉电后仍能正常散热，增强了整个散热系统的安全性。

以下结合图和实施例对本实用新型作进一步描述。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为换热发电器的结构示意图；

图3为本实用新型的电路连接关系示意图。

具体实施方式

实施例1：

如图1-3所示，X射线管余热发电装置，包括X射线管1、水冷机、换热发电器、管路组件、水泵5、油泵6、蓄电池7、热敏电阻传感器8及单片机9。

X射线管1上设有导热油入口11和导热油出口12。

水冷机包括冷冻机21、冷媒循环管22、水槽23及冷媒循环泵24，冷冻机21上设有冷媒入口211和冷媒出口212，冷媒循环管22一端连接在冷冻机21的冷媒入口211上，另一端连接在冷冻机21的冷媒出口212上，冷媒循环管22的管体中部位于水槽23内，水槽23上设有进水口A231和出水口A232，冷媒循环泵24安装在冷媒循环管22上。

换热发电器包括壳体31、水管32、油管33及温差发电片34，水管32和油管33均反复弯折成板状安装在壳体31内腔中，且相互平行交替布置，相邻的水管32与油管33之间设有用于安装的温差发电片34的间隙，水管32的进水端和出水端分别从壳体31内腔中伸出，油管33的进油端和出油端分别从壳体31内腔中伸出，温差发电片34设在相邻水管32与油管33之间。

管路组件包括进油支管41、出油支管42、油路总管A43、油路总管B44、进水支管45、出水支管46、水路总管A47、水路总管B48、多通接头A491、多通接头B492、多通接头C493及多通接头D494。进油支管41分别与每根油管33的进油端连通，出油支管42分别与每根油管33的出油端连通，油路总管A43一端连接在X射线管1的导热油出口12上，另一端通过多通接头A491与每根进油支管41连通，油路总管B44一端连接在X射线管1的导热油入口11上，另一端通过多通接头B492与每根出油支管42连通。进水支管45分别与每根水管32的进水端连通，出水支管46分别与每根水管32的出水端连通，水路总管A47一端连接在水槽23的出水口A232上，另一端通过多通接头C493与每根进水支管45连通，水路总管B48一端连接在水槽23的进水口A231上，另一端通过多通接头D494与每根出水支管46连通。

水泵5设在水路总管A47与水槽23的出水口A232之间。

油泵6设在油路总管A43与X射线管1的导热油出口12之间。

蓄电池7与温差发电片34电连接。

热敏电阻传感器8安装在X射线管1的管套内壁上。

单片机9分别与蓄电池7、水泵5、油泵6及热敏电阻传感器8及X射线管1电连接。

优选，水槽23上还设有进水口B233和出水口B234，进水口B233设在水槽23侧壁上端，出水口B234设在水槽23侧壁下端或水槽23底部，进水口B233上设有电磁阀A235，出水口B234上设有电磁阀B236，电磁阀A235和电磁阀B236分别与单片机9电连接，进水口B233与外部自来水源连接。

优选，单片机9为STM32单片机。

优选，相邻的水管32与油管33内部的液体流动方向相反。

优选，水管32的进水端端口和油管33的出油端端口均布置在壳体31上表面上，并排列成一行。水管32的出水端端口和油管33的进油端端口均布置在壳体31的下表面上，并排列成一行。

简述本实用新型的工作原理：X射线管余热发电装置包括了油路循环、水路循环和冷媒循环，油路循环与水路循环在换热发电器内进行换热(具体的说是通过油管33与水管32进行换热)，水路循环与冷媒循环在水冷机内的进行换热(具体的说是通过水槽23与冷媒循环管22进行换热)，水冷机则作为低温源持续制冷。

油路循环的管道包括进油支管41、出油支管42、油路总管A43、油路总管B44及油管33，通过油泵6驱动导热油在油路循环的相关管道内循环流动，循环路线为从X射线管1的导热油出口12排出的油液依次通过油路总管A43、多通接头A491、进油支管41、油管33、出油支管42、多通接头B492及油路总管B44后，从X射线管1的导热油入口11流回X射线管1。

水路循环的管道包括进水支管45、出水支管46、水路总管A47、水路总管B48、水管32及水槽23，通过水泵5驱动水在水路循环的相关管道内循环流动，循环路线为从水槽23的出水口A232排出的水依次通过水路总管A47、多通接头C493、进水支管45、水管32、出水支管46、多通接头D494及水路总管B48后，从水槽23的进水口A231流回水槽23。

水冷机为现有技术，其内部的冷媒循环不再赘述。

简述本实用新型的对X射线系统的意外掉电保护原理：X射线管余热发电装置具有意外掉电保护功能，当X射线系统意外掉电(即X射线管1和水冷机断电)时，X射线管1内部的监控装置随即传递电信号给单片机9，单片机9收到该电信号后控制蓄电池7对X射线管1的回撤电路供电，以启动X射线管1回测，然后再同步启动电磁阀A235及电磁阀B236，电磁阀A235打开后，带有一定水压的自来水通过进水口B233进入水槽23，吸热后再通过出水口B234排出，从而保证了X射线管1在掉电后仍能正常散热。

Claims (2)

1.X射线管余热发电装置，包括X射线管，X射线管上设有导热油入口和导热油出口；其特征是：其还包括水冷机、换热发电器、管路组件、水泵、油泵、蓄电池、热敏电阻传感器及单片机；

水冷机包括冷冻机、冷媒循环管、水槽及冷媒循环泵，冷冻机上设有冷媒入口和冷媒出口，冷媒循环管一端连接在冷冻机的冷媒入口上，另一端连接在冷冻机的冷媒出口上，冷媒循环管的管体中部位于水槽内，水槽上设有进水口A和出水口A，冷媒循环泵安装在冷媒循环管上；

换热发电器包括壳体、水管、油管及温差发电片；水管和油管均反复弯折成板状安装在壳体内腔中，且相互平行交替布置，相邻的水管与油管之间设有用于安装的温差发电片的间隙，水管的进水端和出水端分别从壳体内腔中伸出，油管的进油端和出油端分别从壳体内腔中伸出，温差发电片设在相邻水管与油管之间；

管路组件包括进油支管、出油支管、多通接头A、多通接头B、油路总管A、油路总管B、进水支管、出水支管、多通接头C、多通接头D、水路总管A及水路总管B；进油支管分别与每根油管的进油端连通，出油支管分别与每根油管的出油端连通，油路总管A一端连接在X射线管的导热油出口上，另一端通过多通接头A与每根进油支管连通，油路总管B一端连接在X射线管的导热油入口上，另一端通过多通接头B与每根出油支管连通；进水支管分别与每根水管的进水端连通，出水支管分别与每根水管的出水端连通，水路总管A一端连接在水槽的出水口A上，另一端通过多通接头C与每根进水支管连通，水路总管B一端连接在水槽的进水口A上，另一端通过多通接头D与每根出水支管连通；

水泵设在水路总管A与水槽的出水口A之间，或设在水路总管A与多通接头C之间，或设在水路总管B与水槽的进水口A之间，或设在水路总管B与多通接头D之间；

油泵设在油路总管A与X射线管的导热油出口之间，或设在油路总管A与多通接头A之间，或设在油路总管B与X射线管的导热油入口之间，或设在油路总管B与多通接头B之间；

蓄电池与温差发电片电连接；

热敏电阻传感器安装在X射线管上；

单片机分别与蓄电池、水泵、油泵及热敏电阻传感器及X射线管电连接。

2.如权利要求1所述的X射线管余热发电装置，其特征是：水槽上还设有进水口B和出水口B，进水口B设在水槽侧壁上端，出水口B设在水槽侧壁下端或水槽底部，进水口B上设有电磁阀A，出水口B上设有电磁阀B，电磁阀A和电磁阀B分别与单片机电连接，进水口B与外部自来水源连接。