CN209880532U - X射线装置的旋转阳极的内支承件的冷却体和x射线装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种X射线装置的旋转阳极(1)的内支承件(4)的冷却体(10)，其具有主部段(14)，所述主部段具有基本上围绕冷却体(10)的主轴线(15)圆柱形环绕的侧表面(11)，并且沿主轴线(15)的方向观察从主部段(14)的第一轴向端部(16)延伸至第二轴向端部(17)。主部段(14)具有用于液态的或气态的冷却介质(13)的通道(18)，所述通道具有第一通道部段(19)和第二通道部段(20)。这两个通道部段(19，20)从主部段(14)的第一轴向端部(16)开始分别围绕主轴线(15)朝向第二轴向端部(17)螺旋状地环绕。所述通道部段在主部段(14)的第二轴向端部(17)处相互合并。

Description

X射线装置的旋转阳极的内支承件的冷却体和X射线装置

技术领域

本实用新型基于一种X射线装置的旋转阳极的内支承件的冷却体。

本实用新型还基于一种X射线装置，

-其中X射线装置具有旋转阳极，

-其中旋转阳极设置在X射线管中，并且在那里能转动地支承在支承装置中，使得旋转阳极能够围绕转动轴线旋转，

-其中支承装置具有内支承件和外支承件，

-其中外支承件与旋转阳极抗转动地连接，使得外支承件在旋转阳极旋转时共同旋转，

-其中内支承件是静止的，使得内支承件在旋转阳极旋转时不共同旋转。

背景技术

在此可行的是：内支承件具有朝向转动轴线的、围绕转动轴线圆柱形环绕的内侧，所述内侧对平行于旋转阳极的转动轴线延伸的圆柱形空腔径向地限界。

X射线辐射器通常具有旋转阳极。旋转阳极在运行时通常经受高的热学负荷。该负荷能够高至，使得旋转阳极烧红。

为了将在运行时在旋转阳极中产生的热能从旋转阳极导出，存在不同的方法。所述方法通常并行地应用。方法之一在于：将在运行中在旋转阳极中形成的热能的一部分首先导入滑动支承装置的共同旋转的外支承件中，并且将热能从那里导出到滑动支承装置的静止的内支承件中。内支承件就其而言空心地构成并且由冷却介质穿流。冷却介质能够是液态冷却介质，例如油或水，或者是气态冷却介质，如尤其空气或保护气体(氮气，氩气)。为了改进从内支承件到冷却介质的热传递，将散热片引入到内支承件的空腔中，所述散热片在其邻接于内支承件的端部处焊接到内支承件处。由于散热片的形状和内支承件的空腔中的狭窄的空间关系，在实践中通常不能够保障将全部散热片可靠地连接到内支承件处。此外，在空腔之内进行冷却介质以180°剧烈地方向反转。该转向引起大的压力损失，使得需要相应高的泵送功率，以便尽管压力损失高而将足够大量的冷却介质引导经过空腔。

另一设计方案在于：在空腔中能够设有迷宫装置。这种装置尽管具有大的表面并且还由于冷却介质之内的湍流确保到冷却介质中的高的热量输入。然而由于湍流提高流动阻力，使得在此也需要高的泵送功率，以便引导足够大量的冷却介质经过空心轴。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：实现如下可行性，借助其能够以可靠且有效的方式确保旋转阳极的内支承件的所需要的冷却。

所述目的通过一种用于X射线装置的旋转阳极的内支承件的冷却体来实现。冷却体的有利的设计方案是下文的主题。

根据本实用新型，实现一种用于X射线装置的旋转阳极的内支承件的冷却体，

-其中冷却体具有主部段，所述主部段具有基本上围绕冷却体的主轴线圆柱形环绕的侧表面，并且沿主轴线的方向观察从主部段的第一轴向端部延伸至第二轴向端部，

-其中主部段具有用于液态的或气态的冷却介质的通道，

-其中通道具有第一通道部段和第二通道部段，

-其中这两个通道部段从主部段的第一轴向端部开始分别围绕主轴线朝向第二轴向端部螺旋状地环绕，

-其中这两个通道部段在主部段的第二轴向端部处相互合并。

由于围绕冷却体的主轴线环绕的圆柱形侧表面确保从旋转阳极到冷却体中的良好的热传递。由于这两个通道部段的螺旋状的造型和冷却介质从第一通道部段到第二通道部段中的、仅结合小的偏转的传导，得到小的流动阻力。

优选地，第一通道部段在主部段的第一轴向端部处过渡到管状的、基本上沿主轴线的方向延伸的连接部段中。由此，实现将冷却体的通道以尤其简单的方式接入到冷却介质的流动循环中。

优选地，冷却体在其第二轴向端部处具有锥形的附加部段。锥形的附加部段一方面通常提供在制造冷却体时的制造方面的优点，并且另一方面通常简化将冷却体引入内支承件中。

优选地，锥形的附加部段具有钝角的张角。由此仅以小的程度延长冷却体。这因此尤其是有意义的，因为通常两个通道部段都不在附加部段中分布。张角通常为90°和150°之间，例如为100°和140°之间，尤其110°和130°之间。尤其优选地，张角为大约120°。

冷却体例如能够由铜或由钼构成。

优选地，冷却体构成为根据增材制造方法制成的体部，所述体部在增材制造之后在其侧表面上以去除材料的方式加工，使得侧表面具有限定的直径。这种方式方法的冷却体制造构成得特别简单。

优选地，主部段在其侧表面上具有凹部。由此，尤其可行的是：将焊料引入凹部中，所述焊料用于将冷却体焊入到旋转阳极的内支承件中。在该情况下，冷却体因此是填充体，所述填充体填充内支承件的凹部。

优选地，凹部围绕主轴线螺旋状地环绕。由此，凹部能够相对大体积地形成，使得能够将足够大量的焊料引入到凹部中，并且因此也在焊接过程中本身能够建立冷却体与内支承件的可靠的、大面积的连接。

所述目的还通过一种X射线装置来实现。根据本实用新型，通过如下方式构成开始提出类型的X射线装置：内支承件具有朝向转动轴线的、围绕转动轴线圆柱形环绕的内侧，所述内侧对平行于旋转阳极的转动轴线延伸的圆柱形的空腔径向限界，并且在空腔中设置有根据本实用新型构成的冷却体，并且冷却体的侧表面经由焊接连接与空腔的内侧焊接。

所述目的还通过一种X射线装置来实现。根据本实用新型，通过如下方式构成开始提出类型的X射线装置：内支承件构成为根据本实用新型的冷却体。

附图说明

本实用新型的上面描述的特性、特征和优点以及如何实现其的方式和方法结合实施例的下面的示意描述理解上变得更加清晰和明确，所述实施例结合附图详细阐明。在此，以示意图示出：

图1示出X射线装置，

图2示出旋转阳极包括支承装置，

图3示出冷却体的立体视图，

图4示出贯穿图3的冷却体的立体图，和

图5示出流程图。

具体实施方式

根据图1，X射线装置具有旋转阳极1。旋转阳极1设置在X射线管 2中并且在那里处于真空中能够或几乎处于真空中。旋转阳极1在运行时以已知的方式围绕转动轴线3旋转。为了该目的，旋转阳极1可转动地支承在支承装置中。支承装置处于X射线管2之内，也参见图2，其具有内支承件4和外支承件5。外支承件5与旋转阳极1抗转动地连接。外支承件5在旋转阳极1旋转时共同旋转。内支承件4静止地设置。内支承件4 在旋转阳极1旋转时不共同旋转。

为了使旋转阳极1旋转，还在X射线管2之内设置有转子6，所述转子与定子7共同作用。转子6和定子7共同形成电动马达，借助所述电动马达引起旋转阳极1的旋转。定子7通常设置在X射线管2之外。转子6 和定子7的设置和其运行对于本领域技术人员通常是已知的。其本身不是本实用新型的主题。

内支承件4通常空心地构成。所述内支承件在该情况下具有空腔8。空腔8平行于旋转阳极1的转动轴线3延伸。所述空气具有圆柱形状。空腔8径向地通过内支承件4限界，更确切地说，通过内支承件4的内侧9 限界，所述内侧从内支承件4起观察朝向旋转阳极1的转动轴线3并且围绕转动轴线3圆柱形地环绕。在空腔8中设置冷却体10。冷却体10——也参见图3和4——具有外侧表面11。冷却体10的侧表面11经由焊接连接12与空腔8的内侧9焊接。焊接连接12的厚度通常处在小于0.1mm 的范围中。

冷却介质13引导穿过冷却体10。由此，在X射线装置运行时在旋转阳极1中形成的热量的一部分从旋转阳极1导出。冷却介质13通常是液态的，在例外情况下是气态的。冷却体10的制造和设计方案是本实用新型的真正的主题。

冷却体10根据图3和4具有主部段14。主部段14基本上圆柱形地构成。主部段14具有侧表面11，所述侧表面由于主部段14的圆柱形形状就其而言基本上围绕冷却体10的主轴线15圆柱形地环绕。当冷却体10 焊入到内支承件4中时，主轴线15与旋转阳极1的转动轴线3相同。主部段14沿主轴线15的方向观察从主部段14的第一轴向端部16延伸至第二轴向端部17。主部段14的第二轴向端部17是如下轴向端部，当冷却体10焊入内支承件4中时，所述轴向端部最深地引入空腔8中。

主部段14具有通道18。通道18基本上在其整个长度上具有统一的横截面。横截面尤其能够是圆形的并且与直径d相对应。在通道18中，冷却介质13从主部段14的第一轴向端部16引导至第二轴向端部17，并且再次向回引导至第一轴向端部16。冷却介质13从主部段14的第一轴向端部16引导至第二轴向端部17在通道18的第一通道部段19中进行，将冷却介质13向回引导至第一轴向端部16在通道18的第二通道部段20 中进行。如尤其从图2和4可见的，这两个通道部段19、20从主部段14 的第一轴向端部16开始分别围绕主轴线15朝向第二轴向端部17螺旋状环绕。为了两个由两个通道部段19、20形成的螺旋不相互干扰，这两个通道部段19、20关于主轴线15相互错开180°或至少基本上相互错开180°。两个通道部段19、20的斜率s仅稍微大于通道18的直径d的两倍。斜率 s尤其处于通道18的直径d的2.3倍和3.0倍之间。两个通道部段19、20 在第二轴向端部17处相互合并。

在图4中分别附加地通过小写字母a、b等来补充两个通道部段19、 20，以便表明流动方向，冷却介质13沿所述流动方向穿流两个通道部段 19、20。然而替选地，流动方向也能够相反地定向。

第一通道部段19在主部段14的第一轴向端部16处过渡到管形的连接部段21中。连接部段21同样是冷却体10的组成部分。所述连接部段基本上沿主轴线15的方向延伸。由此能够以简单的方式将连接线路22——参见图2——连接到连接部段21处。连接线路22不再是冷却体10的组成部分。所述连接线路能够构成为管。

根据图3和4中的视图，主部段14在其侧表面11上具有凹部23。凹部23能够尤其围绕主轴线螺旋状地环绕。在该情况下，凹部23的斜率优选1：1地对应于两个通道部段19、20的斜率s。能够将焊料24引入到凹部23中，借助所述焊料随后将冷却体10焊入到旋转阳极1的内支承件 4中。焊料24尤其能够为银焊料。

冷却体10在其第二轴向端部17处优选具有锥形的附加部段25。两个通道部段19、20优选都不在附加部段25中分布。附加部段25的张角α优选是钝角，即大于90°。张角α通常能够为直至150°。在例外情况下，还更大的张角α也是可行的。通常，张角α位于两个极值之间，例如为 100°和140°之间，尤其为小于110°和130°之间。在具体的实施例中，张角α为大约120°。

冷却体10优选根据增材制造方法来制造。因此，所述冷却体原理上构成为根据增材制造方法制成的体部。增材制造方法对于本领域技术人员而言通常是已知的，关键词“3D打印机”。

然而在增材制造方法中，尺寸稳定性和制造精度通常受限。因此，借助增材制造方法，冷却体10仅能够借助相应受限的精度来制造。尽管如此，为了尤其相对于主方向15径向地观察能够确保限定的直径D，因此根据图5中的示意图尽管首先在步骤S1中根据增材制造方法(在步骤S1 中通过“+”表明，因为增加了材料)制造冷却体10本身。然而随后，在增材制造冷却体10之后在步骤S2中将冷却体10在其侧表面11上以去除材料的方式加工(在步骤S2中通过“-”表明，因为移除了材料)。去除材料的加工，例如铣削或车削，能够以显著改进的精度来执行。由此可行的是：执行步骤S2，使得侧表面11在执行步骤S2之后具有限定的直径D (参见图4)。

冷却体10通常具有相对小的尺寸。例如，直径D通常处于12mm和 25mm之间，例如为大约16mm。主部段14的长度L，即第一和第二轴向端部16、17之间的间距通常处于70mm和120mm之间的范围中，例如大约80mm。

冷却体10的材料能够根据需要确定。例如，冷却体10能够由铜或由钼构成。

通过增材制造冷却体10，甚至可行的是：冷却体10与内支承件4相同或是内支承件4的整体的组成部分。在该情况下，冷却体10或内支承件4具有更大的尺寸，尤其更大的直径D。然而，用于制造冷却体10的其余的实施方案在显著的规模内还是有效的。通常仅取消侧表面11上的凹部23和凹部23中的焊料24。然而，也在该情况下，首先进行材料涂覆(步骤S1)，随后在侧表面11上进行材料去除(步骤S2)。仅必须注意：在步骤S2期间足够精确地加工侧表面11。

综上所述，本实用新型因此涉及如下事实：

用于X射线装置的旋转阳极1的内支承件4的冷却体10具有主部段 14，所述主部段具有基本上围绕冷却体10的主轴线15圆柱形环绕的侧表面11，并且沿主轴线15的方向观察从主部段14的第一轴向端部16延伸至第二轴向端部17。主部段14具有用于液态的或气态的冷却介质13的通道18，所述通道具有第一通道部段19和第二通道部段20。这两个通道部段19、20从主部段14的所述第一轴向端部16开始分别围绕主轴线15 朝向第二轴向端部17螺旋状地环绕。这两个通道部段在主部段14的第二轴向端部17处相互合并。

本实用新型具有大量优点。通过内支承件4的内侧9和冷却体10的侧表面11之间的面状的接触实现良好的热接触进而实现在从内支承件4 到冷却体10中的小的热阻。冷却体10的直径D能够以高的精度(0.1mm 或更好)协调于空腔8的直径。不需要特定的焊接工具。焊接工艺本身是可靠的。在将冷却体10焊入到内支承件4中时的废品的比例能够相对于现有技术的处理方式减小。此外，将冷却介质13的流动阻力保持得小，使得——在类似的体积流中——相对于现有技术能够将用于运送冷却介质13的泵的尺寸设计得更小。因此通过冷却介质13与通道部段19、20 的壁的大的接触面，确保到冷却介质13中的良好的热传递。

尽管通过优选的实施例详细地阐述和描述本实用新型，然而不通过所公开的实例来限制本实用新型，并且能够由本领域技术人员从中导出其他的变型形式，而没有脱离本实用新型的保护范围。

Claims (12)

1.一种X射线装置的旋转阳极(1)的内支承件(4)的冷却体，

其特征在于，

-所述冷却体具有主部段(14)，所述主部段具有围绕所述冷却体的主轴线(15)圆柱形环绕的侧表面(11)，并且沿所述主轴线(15)的方向观察从所述主部段(14)的第一轴向端部(16)延伸至第二轴向端部(17)，

-其中所述主部段(14)具有用于液态的或气态的冷却介质(13)的通道(18)，

-其中所述通道(18)具有第一通道部段(19)和第二通道部段(20)，

-其中这两个通道部段(19，20)从所述主部段(14)的所述第一轴向端部(16)开始分别围绕所述主轴线(15)朝向所述第二轴向端部(17)螺旋状地环绕，

-其中这两个通道部段(19，20)在所述主部段(14)的所述第二轴向端部(17)处相互合并。

2.根据权利要求1所述的冷却体，其特征在于，所述第一通道部段(19)在所述主部段(14)的所述第一轴向端部(16)处过渡到管状的沿所述主轴线(15)的方向延伸的连接部段(21)中。

3.根据权利要求1或2所述的冷却体，其特征在于，所述冷却体在其第二轴向端部(17)处具有锥形的附加部段(25)。

4.根据权利要求3所述的冷却体，其特征在于，锥形的所述附加部段(25)具有钝角的张角α。

5.根据权利要求3所述的冷却体，其特征在于，这两个通道部段(19，20)都不在所述附加部段(25)中分布。

6.根据权利要求1或2所述的冷却体，其特征在于，所述冷却体由铜或由钼构成。

7.根据权利要求1或2所述的冷却体，其特征在于，所述冷却体构成为根据增材制造方法制成的体部，所述体部在增材制造之后在其侧表面(11)上以去除材料的方式加工，使得所述侧表面(11)具有限定的直径D。

8.根据权利要求1或2所述的冷却体，其特征在于，所述主部段(14)在其侧表面(11)上具有凹部(23)。

9.根据权利要求8所述的冷却体，其特征在于，将焊料(24)引入所述凹部(23)中，所述焊料用于将冷却体焊入到所述旋转阳极(1)的所述内支承件(4)中。

10.根据权利要求8所述的冷却体，其特征在于，所述凹部(23)围绕所述主轴线(15)螺旋状地环绕。

11.一种X射线装置，

-其中所述X射线装置具有旋转阳极(1)，

-其中所述旋转阳极(1)设置在X射线管(2)中并且在那里能转动地支承在支承装置中，使得所述旋转阳极(1)能够围绕转动轴线(3)旋转，

-其中所述支承装置具有内支承件(4)和外支承件(5)，

-其中所述外支承件(5)与所述旋转阳极(1)抗转动地连接，使得所述外支承件在所述旋转阳极(1)旋转时共同旋转，

-其中所述内支承件(4)是静止的，使得所述内支承件在所述旋转阳极(1)旋转时不共同旋转，

-其中所述内支承件(4)具有朝向所述旋转阳极(1)的所述转动轴线(3)的、围绕所述转动轴线(3)圆柱形环绕的内侧(9)，所述内侧对平行于所述转动轴线(3)延伸的圆柱形的空腔(8)径向限界，

其特征在于，

在所述空腔(8)中设置有根据权利要求1至10中任一项所述的冷却体(10)，并且所述冷却体(10)的侧表面(11)经由焊接连接(12)与所述空腔(8)的内侧(9)焊接。

12.一种X射线装置，

-其中所述X射线装置具有旋转阳极(1)，

-其中所述旋转阳极(1)设置在X射线管(2)中并且在那里能转动地支承在支承装置中，使得所述旋转阳极(1)能够围绕转动轴线(3)旋转，

-其中所述支承装置具有内支承件(4)和外支承件(5)，

-其中所述外支承件(5)与所述旋转阳极(1)抗转动地连接，使得所述外支承件在所述旋转阳极(1)旋转时共同旋转，

-其中所述内支承件(4)是静止的，使得所述内支承件在所述旋转阳极(1)旋转时不共同旋转，

其特征在于，

所述内支承件(4)构成为根据权利要求1至7中任一项所述的冷却体(10)。