CN211295028U - X射线管装置及医疗设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种X射线管装置和一种医疗设备。X射线管装置包括：X射线管，其包括阳极端、阴极端和在阳极端与阴极端之间的中间部段，中间部段包括X射线窗口；管套，X射线管封装在管套中，并且管套包括进油口、出油口以及与进油口连接的冷却通道组件，其中，在管套与X射线管之间的空间形成有油腔；其中，冷却通道组件包括冷却通道和冷却通道口，冷却通道从进油口延伸到冷却通道口，其中，冷却通道口与X射线窗口的边缘邻接，使得作为冷却剂的绝缘油能够从进油口直接流到X射线窗口并进入油腔最终从出油口流出已解决现有技术中对X射线管的窗口区域冷却效率不高的问题。

Description

X射线管装置及医疗设备

技术领域

本实用新型涉及医疗设备领域，具体而言，涉及一种X射线管组件、以及包括该X射线管装置的医疗设备。

背景技术

X射线管在曝光时产生极大的热量，散热问题一直以来是限制管寿命的一个至关重要的因素，所以需要采用更高效的冷却方式来耗散X射线管在客户使用过程中产生的热量。

X射线管，其由金属壳、阴极组件和阳极组件组成，阴极组件的灯丝通电可产生热电子，在阴、阳极两端高压的驱动下，电子在高真空的中间壳体中高速运动撞击阳极靶面，辐射产生X射线，X射线经由窗口射出，高速电子所带的能量仅有不到1％转化为X射线能，其余全部转化为热能。X射线管的窗口部位因临近电子撞击点，承受着靶面的高温热辐射，同时电子撞击靶面后产生的溅射二次电子大量落在金属壳窗口部位，进一步增加了窗口的热负荷。

当前市场上的X射线管组件通常采用油循环冷却，但对于油在X射线管和冷却装置内具体的循环方式通常没有统一的规范。

在现有技术中，采用油循环来耗散X射线管曝光过程中产生的极大热量。X射线管组件通常包含X射线管与冷却装置，在其中流通的冷却媒介为绝缘油，X射线管的热量通过油流动带走进入冷却装置进而快速耗散，经过降温的油继续返回进入X射线管带走热量，如此循环往复。也就是说该X射线管的进油口同时为冷却装置的出油口，X射线管的出油口为冷却装置的进油口。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种X射线管装置，以解决现有技术中对X射线管的窗口区域冷却效率不高的问题。本实用新型还意欲提供一种包括该X射线管装置的医疗设备。

为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种X射线管装置，其包括：X射线管，包括阳极端、阴极端和在阳极端与阴极端之间的中间部段，中间部段包括X射线窗口；管套，X射线管封装在管套中，并且管套包括进油口、出油口以及与进油口连接的冷却通道组件，其中，在管套与X射线管之间的空间形成有油腔；其中，冷却通道组件包括冷却通道和冷却通道口，冷却通道从进油口延伸到冷却通道口，其中，冷却通道口与X射线窗口的边缘邻接，使得作为冷却剂的绝缘油能够从进油口直接流到X射线窗口并进入油腔最终从出油口流出。

在此，根据本实用新型的X射线管装置是在现有技术的基础上改进了在管套和X射线管之间的冷却剂循环回路，从而使作为冷却剂的绝缘油的循环回路更加高效地耗散X射线管曝光过程中产生的热量。在X射线管使用过程中由于从阴极发射的大量电子束轰击阳极金属靶盘造成大量散射的二次电子轰击X射线管射线出口(X射线管窗口)区域，再加上光子束轰击的影响从而造成X射线管射线窗口区域的温度极高，所以通过根据本实用新型的冷却通道组件将冷油的初始进入区域导向X射线管的窗口表面，能够直接有针对性地带走窗口表面极大热量，进而提高了冷却效率。

通过设置冷却通道组件，使得作为冷却剂的绝缘油能够在基本没有吸收热量的情况下从进油口直接先流到X射线窗口区域，由此高效地带走在X射线窗口区域的大量热量。

进一步地，根据本实用新型的一个实施例，冷却通道组件还包括板体和开设在板体上的组件窗口，组件窗口与X射线窗口相对应，其中，板体设置在中间部段上并且组件窗口与X射线窗口对齐，冷却通道口开设在组件窗口的内周壁上。

以这样的方式，通过板体和组件窗口的设置，使得冷却通道组件的体积尽可能小，并且通过在在组件窗口的内周壁上开设冷却通道口，能够准确得将冷却剂引导至X射线窗口上，以实现最先对X射线窗口区域进行冷却。

进一步地，根据本实用新型的一个实施例，进油口设置在管套上阴极端与X射线窗口之间的部段上。

以这样的方式，通过将进油口设置在靠近阴极端的位置，有利于绝缘油流过X射线窗口区域之后流到阳极端的区域。优选地，出油口与X射线的辐射方向成90°夹角。

进一步地，根据本实用新型的一个实施例，板体为曲面板并贴附在X射线管上。

以这样的方式，通过将冷却通道组件构造为曲率与X射线管的外壁的曲率相同的曲面板，能够使冷却通道组件很好的贴合到X射线管的外壁上，进一步节省了空间并且使得冷却通道能够更短，进而使绝缘油在冷却通道中收到的影响更小。

进一步地，根据本实用新型的一个实施例，X射线窗口和组件窗口为四边形，冷却通道口开设在组件窗口的靠近阴极端的一边的内周壁上。

以这样的方式，通常X射线窗口被设计为四边形的，其中，两个边平行于X射线管的中轴线，另外两个边为垂直于X射线管的中轴线。通过将冷却通道口开设在组件窗口的靠近阴极端的一边上，能够使得对绝缘油的引导更加顺畅。

进一步地，根据本实用新型的一个实施例，冷却通道的走向对应于在板体上从进油口到冷却通道口的最短曲线。

以这样的方式，根据在板体上从进油口到冷却通道口的最短曲线来设计冷却通道，也就是说通过计算出圆柱面上两点间的最短曲线来确定冷却通道的走向，从而冷却油以最短的路程从进油口到达冷却通道口、进而到达X射线窗口，从而减少了对绝缘油的影响。

进一步地，根据本实用新型的一个实施例，X射线管包括定子组件，定子组件固定在管套的内侧，在定子组件的内壁上设置有定子绝缘罩，使得定子绝缘罩完全罩设在X射线管外侧并且在定子绝缘罩与X射线管之间存在有间隙以作为阳极冷却通道，定子绝缘罩的靠近阴极端的入口端与油腔连通并且靠近阳极端的出口端与出油口连通。

绝缘油从冷却通道口流出到达X射线窗口后，便进入了油腔。在油腔中的绝缘油有利地被导向流经温度次高区域即阳极定子组件附近。由于为了保证X射线管稳定曝光，阳极驱动定子需要持续通电工作以驱动X射线管中的转子使靶面旋转，因此，定子组件表面也会产生很大热量；另一方面阳极金属靶盘在X射线曝光过程中也会产生极大热量通过热传导方式传递至阳极区域以及轴承。通过设置定子绝缘罩，能够使绝缘油经过X射线窗口区域后流通至X射线管的阳极端与定子组件之间的间隙区域也就是阳极冷却通道中，从而对阳极区域进行冷却，提高整体的冷却效率。

进一步地，根据本实用新型的一个实施例，在入口端形成有向外延伸的绝缘罩凸缘，并且绝缘罩凸缘与管套的内壁之间具有间隙。

以这样的方式，通过使绝缘罩凸缘与管套的内壁之间具有空隙，使得在X射线管装置制造过程中对X射线管的管套内部进行注油时，留出的间隙有利于注油效率的提高。

进一步地，根据本实用新型的一个实施例，绝缘罩凸缘的形状与X射线管的外侧面相对应，使得阳极冷却通道的宽度是恒定的。

以这样的方式，绝缘罩凸缘具有与X射线管的外侧面大致相同的曲率或形状，也就是说绝缘罩凸缘上的每一点到X射线管的外侧面的距离是相同，由此限定了阳极冷却通道的宽度，并且可以根据需要来设置阳极冷却通道的宽度，进而实现所期望的流量。

进一步地，根据本实用新型的一个实施例，在出口端设置有端盖，在端盖上开设有用于阳极线缆的线缆开口，并且在端盖上设置有与出油口连通的出油管道。

绝缘罩凸缘近似于“喇叭形”，其与绝缘罩还有端盖形成一个整体，完全包裹在阳极区域，并将该区域隔离，对流经窗口区域后的绝缘油具有进一步的导向作用，绝缘油经过热扩散后经绝缘罩凸缘的引导流入阳极冷却通道中并覆盖整个阳极区域，从而进一步带走阳极区域由于热传导与热辐射产生的热量，以及定子组件本身由于通电发热产生的热量，该喇叭形状的绝缘罩设计增大了绝缘油的流通量，提高了对X射线的阳极区域的冷却效率。之后，绝缘油从端盖流入出油管道并从出油口流出X射线管装置。

之后，绝缘油进入X射线管装置外部的冷却装置中。该冷却装置例如具有大面积散热的金属区域，表面喷涂黑色环氧树脂，由于黑色材料的热辐射效率高，可以快速耗散从X射线管装置带出的热量，也可以选择性地增加风扇用于增强散热效率，从而达到更好的冷却效果。绝缘油经过快速冷却后继续从冷却装置流出再次进入X射线管装置的进油口继续对X射线管进行冷却。

此外，还可以在进油口和出油口设置传感器以检测绝缘油的各种状态。

根据本实用新型的另一方面，提供了一种包括上述任一种X射线管装置的医疗设备，例如CT机、X光机、血管造影机等。

应用本实用新型的技术方案，通过提供了一种X射线管装置，其具有冷却通道组件，通过冷却通道组件引导作为冷却剂的绝缘油首先到达X射线窗口区域，优化了绝缘油的循环回路。如此解决了现有技术中对X射线管的窗口区域冷却效率不高的问题。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本实用新型的X射线管装置的实施例的示意图；

图2示出了根据本实用新型的X射线管装置的实施例的剖面图；以及

图3示出了根据图2中的X射线管装置的局部A的放大图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

100：X射线管；

110：阳极端；

120：阴极端；

130：中间部段；

131：X射线窗口；

140：定子组件；

141：定子绝缘罩；

142：绝缘罩凸缘；

143：端盖；

200：管套；

210：进油口；

220：出油口；

230：冷却通道组件；

231：冷却通道；

232：冷却通道口；

233：板体；

234：组件窗口；

240：油腔；

250：阳极冷却通道。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

需要指出的是，除非另有指明，本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的，或者是针对部件本身在竖直、垂直或重力方向上而言的；同样地，为便于理解和描述，“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外，但上述方位词并不用于限制本实用新型。

为解决现有技术中对X射线管的窗口区域冷却效率不高的问题，提供了一种X射线管装置。

图1示出了根据本实用新型的X射线管装置的实施例的示意图。在图1中，示出了X射线管装置的整体外观。在此，根据本实用新型的X射线管装置是在现有技术的基础上改进了在管套200和X射线管100之间的冷却剂循环回路。通常，绝缘油从进油口210进入管套200中，在管套200与X射线管100之间的油腔中流动，最后从出油口220流出以完成循环。

图2示出了根据本实用新型的X射线管装置的实施例的剖面图。如图2所示，在该实施例中，设置有与进油口210连接的、布置在管套200内部的冷却通道组件230，其包括冷却通道231、冷却通道出口232、板体233和组件窗口234。在图2中通过箭头和虚线示出了绝缘油在X射线管装置中的流动路径。绝缘油从进油口210进入冷却通道组件230的冷却通道231中，经由冷却通道231到达冷却通道出口232并从中流出进入到油腔240中，流出的绝缘油正好到达X射线管的窗口表面以对其进行冷却。随后，绝缘油经过引导进入到定子组件140的定子绝缘罩141与X射线管之间的阳极冷却通道250而进入X射线管的阳极区域。最后，绝缘油从经过定子绝缘罩141上的出油通道从出油口220流出，由此完成了绝缘油在X射线管装置中的流动。所以通过根据本实用新型的冷却通道组件能够直接有针对性地带走窗口表面极大热量，进而提高了冷却效率。

X射线管装置包括：X射线管100，其包括阳极端110、阴极端120和在阳极端110与阴极端120之间的中间部段130，中间部段130包括X射线窗口131；管套200，X射线管100封装在管套200中，并且管套200包括进油口210、出油口220以及与进油口210连接的冷却通道组件230，其中，在管套200与X射线管100之间的空间形成有油腔240；其中，冷却通道组件230包括冷却通道231和冷却通道口232，冷却通道231从进油口210延伸到冷却通道口232，其中，冷却通道口232与X射线窗口131的边缘邻接，使得作为冷却剂的绝缘油能够从进油口210直接流到X射线窗口131并进入油腔240最终从出油口220流出。

冷却通道组件230还包括板体233和开设在板体233上的组件窗口234，组件窗口234与X射线窗口131相对应，其中，板体233设置在中间部段130上并且组件窗口234与X射线窗口131对齐，冷却通道口232开设在组件窗口234的内周壁上。

在此，板体233为曲面板，并贴附在X射线管100上。

优选地，X射线窗口131和组件窗口234为四边形，冷却通道口232开设在组件窗口234的靠近阴极端120的一边的内周壁上，其中，组件窗口234的两个边平行于X射线管的中轴线Z，组件窗口234的另外两个边为垂直于X射线管的中轴线Z，而组件窗口234的内周壁垂直于中轴线Z，从而位于内周壁所在平面内的冷却通道口232的4个边都垂于中轴线Z。通过将冷却通道口232开设在组件窗口234的靠近阴极端120的一边上，能够使得对绝缘油的引导更加顺畅。

此外，X射线管100包括定子组件140，定子组件140固定在管套200的内侧，在定子组件140的内壁上设置有定子绝缘罩141，使得定子绝缘罩141完全罩设在X射线管100外侧并且在定子绝缘罩141与X射线管100之间存在有间隙以作为阳极冷却通道250，定子绝缘罩141的靠近阴极端120的入口端与油腔240连通并且靠近阳极端110的出口端与出油口220连通。绝缘油从冷却通道口232流出到达X射线窗口后，便进入了油腔240。通过设置定子绝缘罩141，能够使绝缘油经过X射线窗口区域后流通至X射线管的阳极端与定子组件之间的间隙区域也就是阳极冷却通道250中，从而对阳极区域进行冷却，提高整体的冷却效率。在定子绝缘罩141的入口端形成有向外延伸的绝缘罩凸缘142，绝缘罩凸缘142与管套200之间具有空隙，这将在图3中详细说明。

在此，绝缘罩凸缘142的形状与X射线管100的外侧面平行，使得阳极冷却通道250的宽度是恒定的。即，绝缘罩凸缘142具有与X射线管100的外侧面大致相同的曲率或形状，换句话说，绝缘罩凸缘142上的每一点到X射线管100的外侧面的距离是相同，由此限定了阳极冷却通道250的宽度，并且可以根据需要来设置阳极冷却通道250的宽度，进而实现所期望的流量。

另外，在出口端设置有端盖143，在端盖143上开设有用于阳极线缆的线缆开口，并且在端盖143上设置有与出油口220连通的出油管道。

绝缘罩凸缘142近似于“喇叭形”，其与定子绝缘罩141还有端盖143形成一个整体，完全包裹在阳极端区域，并将该区域隔离，对流经窗口区域后的绝缘油具有进一步的导向作用。正如箭头所示，绝缘油经过X射线窗口131后经绝缘罩凸缘142的引导流入阳极冷却通道250中并覆盖整个阳极区域，从而进一步带走阳极区域由于热传导与热辐射产生的热量，以及定子组件本身由于通电发热产生的热量。之后，绝缘油从端盖143流入出油管道并从出油口220流出X射线管装置。

图3示出了根据图2中的X射线管装置的局部A的放大图。在图3中，绝缘罩凸缘142径向向外延伸并在临近管套200的内壁处终止，由此，在绝缘罩凸缘142与管套200的内壁之间留有间隙。那么，在X射线管装置制造过程中对X射线管的管套200内部进行注油时，留出的间隙有利于注油效率的提高。

优选地，进油口210设置在管套200上阴极端120与X射线窗口131之间的部段上。这有利于绝缘油流过X射线窗口131区域之后流到阳极端110的区域。优选地，出油口与X射线的辐射方向成90°夹角。

优选地，冷却通道231的走向对应于在板体233上从进油口210到冷却通道口232的最短曲线，即通过计算出圆柱面形式的板体上两点间的最短曲线来确定冷却通道231的走向，从而冷却油能够以最短的路程从进油口到达冷却通道口、进而到达X射线窗口131，从而减少了对绝缘油的影响。

优选地，绝缘油之后进入X射线管装置外部的冷却装置(在此未示出)中。该冷却装置例如具有大面积散热的金属区域，表面喷涂黑色环氧树脂，由于黑色材料的热辐射效率高，可以快速耗散从X射线管装置带出的热量，也可以选择性地增加风扇用于增强散热效率，从而达到更好的冷却效果。绝缘油经过快速冷却后继续从冷却装置流出再次进入X射线管装置的进油口继续对X射线管进行冷却。

优选地，还可以在进油口110和出油口120处设置传感器以检测绝缘油的各种状态，例如温度、流速等。

根据本实用新型的另一方面，提供了一种包括上述任一种X射线管装置的医疗设备，例如CT机、X光机、血管造影机等。该医疗设备通常包括X射线管装置以及探测器，X射线管装置发出的X射线经过成像对象，然后由探测器接收X射线，在经过计算可以得出成像对象的X射线图像。

在此，以最优选的方式实施了本实用新型，以此解决了现有技术中对X射线管的窗口区域冷却效率不高的问题。

从以上的描述中，可以看出，本实用新型上述的实施例实现了如下技术效果：

1、从结构设计方面提供了一种改进的X射线管的冷却循环回路设计方案，使经过冷却的绝缘油直接流通到X射线管外壳温度最高处、即从温度最高的并在X射线管内形成特定的油流动方向来增加散热效率。

2、通过高效的热量管理方式，进一步降低了由于高温对X射线管零件的自然损耗，从而提升了X射线管的预期使用寿命。

3、长期稳定的X射线管质量，对于医疗业务领域中同级别X射线管的品牌竞争力，市场占有度，业务收入，商誉增值都有正面影响。

显然，上述所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (11)

1.X射线管装置，其特征在于，包括：

X射线管(100)，包括阳极端(110)、阴极端(120)和在所述阳极端(110)与所述阴极端(120)之间的中间部段(130)，所述中间部段(130)包括X射线窗口(131)；

管套(200)，所述X射线管(100)封装在所述管套(200)中，并且所述管套(200)包括进油口(210)、出油口(220)以及与所述进油口(210)连接的冷却通道组件(230)，其中，在所述管套(200)与所述X射线管(100)之间的空间形成有油腔(240)；

其中，所述冷却通道组件(230)包括冷却通道(231)和冷却通道口(232)，所述冷却通道(231)从所述进油口(210)延伸到所述冷却通道口(232)，其中，所述冷却通道口(232)与所述X射线窗口(131)的边缘邻接，使得冷却剂能够从所述进油口(210)直接流到所述X射线窗口(131)。

2.根据权利要求1所述的X射线管装置，其特征在于，所述冷却通道组件(230)还包括板体(233)和开设在所述板体(233)上的组件窗口(234)，其中，所述板体(233)设置在所述中间部段(130)上并且所述组件窗口(234)与所述X射线窗口(131)对齐，所述冷却通道口(232)开设在所述组件窗口(234)的内周壁上。

3.根据权利要求2所述的X射线管装置，其特征在于，所述进油口(210)设置在所述管套(200)上所述阴极端(120)与所述X射线窗口(131)之间的部段上。

4.根据权利要求3所述的X射线管装置，其特征在于，所述板体(233)为曲面板，并贴附在所述X射线管(100)上。

5.根据权利要求4所述的X射线管装置，其特征在于，所述X射线窗口(131)和所述组件窗口(234)为四边形，所述冷却通道口(232)开设在所述组件窗口(234)的靠近所述阴极端(120)的一边的内周壁上。

6.根据权利要求5所述的X射线管装置，其特征在于，所述冷却通道(231)的走向对应于在所述板体(233)上从所述进油口(210)到所述冷却通道口(232)的最短曲线。

7.根据权利要求3所述的X射线管装置，其特征在于，所述X射线管(100)包括定子组件(140)，所述定子组件(140)固定在所述管套(200)的内侧，在所述定子组件(140)的内壁上设置有定子绝缘罩(141)，使得所述定子绝缘罩(141)完全罩设在所述X射线管(100)外侧并且在所述定子绝缘罩(141)与所述X射线管(100)之间存在间隙以作为阳极冷却通道(250)，所述定子绝缘罩(141)的靠近所述阴极端(120)的入口端与所述油腔(240)连通，并且靠近所述阳极端(110)的出口端与所述出油口(220)连通。

8.根据权利要求7所述的X射线管装置，其特征在于，在所述入口端形成有向外延伸的绝缘罩凸缘(142)，并且所述绝缘罩凸缘(142)与所述管套(200)的内壁之间留有间隙。

9.根据权利要求8所述的X射线管装置，其特征在于，所述绝缘罩凸缘(142)与所述X射线管(100)的外侧面平行。

10.根据权利要求7所述的X射线管装置，其特征在于，在所述出口端设置有端盖(143)，在所述端盖(143)上开设有用于阳极线缆的线缆开口，并且在所述端盖(143)上设置有与所述出油口(220)连通的出油管道。

11.医疗设备，其特征在于，包括如权利要求1至10任意一项所述的X射线管装置。

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