DE102004035981B4

DE102004035981B4 - Drehkolbenstrahler

Info

Publication number: DE102004035981B4
Application number: DE200410035981
Authority: DE
Inventors: Lars Dr. Lauer; Matthias Seufert; Lothar Werner
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2004-07-23
Filing date: 2004-07-23
Publication date: 2007-07-12
Anticipated expiration: 2024-07-24
Also published as: DE102004035981A1

Abstract

Drehkolbenstrahler, bei dem ein eine Drehkolben-Röntgenröhre (D) um eine Achse (A) drehbar aufnehmendes erstes Gehäuse (1) mit einem ersten Boden (3) an einem zweiten Boden (5) eines das erste Gehäuse (1) umgebenden zweiten Gehäuses (2) angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Gehäuse (1) im Bereich seines dem ersten Boden (3) gegenüberliegenden Endes (E) gegen eine Innenseite (8) des zweiten Gehäuses (2) abgestützt ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Drehkolbenstrahler.

Ein solcher Drehkolbenstrahler ist beispielsweise jeweils für sich aus der DE 198 10 346 C1 , der DE 199 29 655 A1 oder der DE 100 21 716 A1 bekannt. Dabei ist eine Drehkolben-Röntgenröhre drehbar um eine Achse in einem ersten Gehäuse aufgenommen. Das erste Gehäuse kann kolben- oder zylinderförmig ausgebildet sein. Darin zirkuliert Kühlflüssigkeit zur Kühlung der Drehkolben-Röntgenröhre. Das erste Gehäuse ist von einem zweiten Gehäuse umgeben, das ein Fenster zum Durchtritt von Röntgenstrahlung aufweist. Im Übrigen erfüllt das zweite Gehäuse im Wesentlichen die Funktion einer Abschirmung der erzeugten Röntgenstrahlung. Es dient ferner der Befestigung des Drehkolbenstrahlers. Das erste Gehäuse ist mit dem zweiten Gehäuse durch Bolzen verbunden, welche in einen Boden sowie eine Decke des ersten Gehäuses und einen weiteren Boden sowie eine weitere Decke des zweiten Gehäuses eingreifen.

In der DE 44 25 021 A1 ist eine Röntgenröhrenanordnung, mit einem Gehäuse offenbart, das ein Reservoir für Kühlöl bildet und ein strahlungsdurchlässiges Fenster aufweist. In dem Reservoir für Kühlöl ist eine Röntgenröhre befestigt. Die Röntgenröhre besitzt eine Vakuumhülle mit einem zylindrischen Wandbereich, der von einer zylindrischen Hülse umgeben ist und dadurch einen engen Zwischenraum für das Kühlöl begrenzt. Die Vakuumhülle und eine Anode sind durch einen Motor antreibbar. Die zylindrische Hülse und der zylindrische Wandbereich der Vakuumhülle mit dem Kühlölfilm im Zwischenraum bilden ein Achslager, das die erforderliche Antriebsleistung des Motors minimiert.

Die DD 68 332 A1 beschreibt eine Vorrichtung zum Halten und Zentrieren einer Röntgenröhre in einem Röntgenröhrenschutzgehäuse. Die Vorrichtung besteht aus einem Ring, der wenigstens drei Befestigungselemente zur Verbindung des Ringes mit der Röntgenröhre und dem Röntgenröhrenschutzgehäuse aufweist. Die Befestigungselemente weisen je eine Schraube und zwei Druckstücke auf, welche in Richtung zur Röntgenröhre bzw. in Richtung zum Röntgenröhrenschutzgehäuse bewegbar angeordnet sind.

Die DE 42 07 174 A1 offenbart einen Röntgenstrahler mit einer Röntgenröhre sowie ein die Röntgenröhre aufnehmendes Schutzgehäuse und eine Befestigungsvorrichtung zur Befestigung des Röntgenstrahlers an einer Halterung. Die Befestigungsvorrichtung ist hierbei an der Röntgenröhre angebracht und tritt durch das Schutzgehäuse nach außen.

Bei einem Einsatz eines solchen Drehkolbenstrahlers in einem Röntgen-Computertomographen wird dieser mit einer hohen Geschwindigkeit um ein zu untersuchendes Objekt rotiert. Es treten dabei Beschleunigungskräfte auf, welche dem 50-fachen der Erdbeschleunigungskraft entsprechen können. Um eine ausreichende Ortsfestigkeit der Drehkolben-Röntgenröhre zu gewährleisten, ist es nach dem Stand der Technik erforderlich, das zweite Gehäuse massiv, beispielsweise in Form eines Aluminiumgussteils, auszuführen. Gleichwohl kann auch damit nicht immer eine zufrieden stellende Ortsfestigkeit eines Brennflecks der Drehkolben-Röntgenröhre gewährleistet werden. Der Aufwand für die Herstellung eines solchen Gehäuses ist relativ hoch. Außerdem weist ein solches Gehäuse ein hohes Gewicht auf.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile nach dem Stand der Technik zu beseitigen. Es soll insbesondere ein kostengünstig herstellbarer Drehkolbenstrahler angegeben werden, der auch bei hohen Beschleunigungskräften eine hohe Ortsgenauigkeit eines in der Drehkolben-Röntgenröhre erzeugten Brennflecks gewährleistet.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 13.

Nach Maßgabe der Erfindung ist vorgesehen, dass das erste Gehäuse im Bereich seines dem ersten Boden gegenüberliegenden Endes gegen eine Innenseite des zweiten Gehäuses abgestützt ist, d.h. das erste Gehäuse ist dort nicht an der weiteren Decke des zweiten Gehäuses angebracht. Infolgedessen können radiale Kräfte vom ersten Gehäuse unmittelbar auf eine üblicherweise zylinderförmig ausgebildete Mantelwand des zweiten Gehäuses übertragen werden. Sie können von dort aus über an der Außenseite des zweiten Gehäuses vorgesehene Befestigungsmittel auf eine den Drehkolbenstrahler aufnehmende Befestigungsstruktur abgetragen werden. Es ergibt sich ein besonders kurzer Weg vom ersten Gehäuse durch eine Wand des zweiten Gehäuses hindurch auf die Befestigungsstruktur. Damit ist es möglich, das zweite Gehäuse leicht und dünnwandig auszuführen. Es ist insbesondere nicht mehr erforderlich, das zweite Gehäuse in Form eines massiven Gussteils herzustellen.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das erste Gehäuse mittels eines Loslagers axial verschiebbar gegen die Innenseite des zweiten Gehäuses abgestützt ist. Infolgedessen können durch thermische Einflüsse bedingte Längenänderungen des ersten Gehäuses auf einfache Weise ausgeglichen werden. Es werden unerwünschte thermisch bedingte Spannungen vermieden.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das erste Gehäuse im Bereich des Endes ein Stützmittel auf, welches mit einem vorgegebenen Spiel gegen die Innenseite des zweiten Gehäuses gelagert ist. Bei dem Stützmittel kann es sich beispielsweise um eine aus Metall hergestellte Scheibe handeln, welche an einer von der Innenseite des Gehäuses sich erstreckenden radial umlaufenden Ringfläche gleitverschiebbar anliegt.

Das zweite Gehäuse kann im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet sein. Es ermöglicht eine besonders kostengünstige Herstellung des zweiten Gehäuses. Es kann dazu beispielsweise ein Aluminiumrohr oder dgl. hergenommen werden, welches an beiden Seiten mit einem Deckel verschlossen wird. In diesem Fall können die Innen- und Außenseite entsprechende Seiten der Zylinderwand bilden.

Nach einer weiteren Ausgestaltung sind an einer der Innenseite gegenüberliegenden Außenseite des zweiten Gehäuses radial sich erstreckende Befestigungsstrukturen vorgesehen. Es kann sich dabei beispielsweise um an der Außenseite angebrachte flanschartig ausgebildete Halteelemente handeln. Derartige Halteelemente können mit einem Durchbruch zur Durchführung von Haltebolzen versehen sein. Bei den Befestigungsstrukturen kann es sich beispielsweise aber auch um Ausnehmungen zum Eingriff von Befestigungselementen handeln.

Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung sind die Befestigungsstrukturen in der Nähe des Loslagers vorgesehen. Damit ergibt sich ein besonders kurzer Weg für den Kraftfluss vom ersten Gehäuse zu einem den Drehkolbenstrahler aufnehmenden Rahmen oder dgl..

Zweckmäßigerweise weist das zweite Gehäuse einen lösbaren Deckel auf. Es kann sich dabei um den Boden und/oder die Decke des zweiten Gehäuses handeln. Das ermöglicht eine einfache Montage und/oder Reparatur des Drehkolbenstrahlers.

Der erste Boden kann mittels Verbindungselementen mit dem zweiten Boden verbunden sein. Es kann sich dabei um eine feste Verbindung handeln. Bei den Verbindungselementen kann es sich beispielsweise um Schrauben, Passstifte, Bolzen oder dgl. handeln.

Nach einer weiteren Ausgestaltung ist das erste Gehäuse aus einem wärmebeständigen Kunststoff, vorzugsweise aus PEEK, hergestellt. Ein solcher Kunststoff lässt sich einfach bearbeiten. Er ist leicht und unempfindlich gegenüber Röntgenstrahlung. Das zweite Gehäuse kann mit Ausnahme des für Röntgenstrahlen durchlässigen Fensters aus einem für Röntgenstrahlen undurchlässigen Material hergestellt sein. Bei dem für Röntgenstrahlung undurchlässigen Material handelt es sich zweckmäßigerweise um Blei oder dgl..

Nach einer weiteren Ausgestaltung kann das zweite Gehäuse auch eine, aus einem für Röntgenstrahlen durchlässigen Material hergestellte äußere Hülle aufweisen. Die äußere Hülle kann beispielsweise aus Aluminium hergestellt sein. In diesem Fall ist die äußere Hülle an ihrer Innenwand mit einem für Röntgenstrahlen undurchlässigen Material, beispielsweise Blei, verkleidet.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Frontansicht eines Drehkolbenstrahlers und
2 eine Schnittansicht gemäß 1.
In den 1 und 2 ist ein erstes Gehäuse 1 von einem im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildeten zweiten Gehäuse 2 umgeben. Im ersten Gehäuse 1, welches vorzugsweise aus einem Kunststoff hergestellt ist, ist eine Drehkolben-Röntgenröhre D drehbar um eine Achse A aufgenommen. Das erste Gehäuse 1 ist mit seinem ersten Boden 3 über eine Verbindungsstruktur 4, bei der es sich beispielsweise um einen Tragring oder dgl. handeln kann, mit einem zweiten Boden 5 verbunden. Der zweite Boden 5 verschließt an einem ersten Ende einen als Rohrabschnitt 6 ausgebildeten Gehäuseabschnitt des zweiten Gehäuses 2. Im Bereich eines dem ersten Boden 3 gegenüberliegenden Endes E weist das erste Gehäuse 1 ein ausgebildetes Stützmittel 7 auf, das mit einem geeigneten Spiel, z. B. im Bereich von 0,1 bis 0,5 mm, axial verschiebbar gegen eine von einer Innenwand 8 des Rohrabschnitts 6 vorspringende Stützstruktur 9 anliegt. Der Rohrabschnitt 6 ist an seinem zweiten Ende mit einem Deckel 10 lösbar verschlossen.
Der erste Boden 3, der Rohrabschnitt 6 und der Deckel 10 können beispielsweise aus Aluminium hergestellt und jeweils an ihrer dem ersten Gehäuse 1 zugewandten Innenseite 8 mit einer für Röntgenstrahlen nicht durchlässigen Verkleidung 11, die beispielsweise aus Blei hergestellt sein kann, versehen sein.
Der Rohrabschnitt 6 weist ferner ein für Röntgenstrahlen durchlässiges Fenster 12 auf. Im Bereich des Fensters 12 ist die Verkleidung 11 durchbrochen. Wie insbesondere aus 1 ersichtlich ist, sind an einer Außenseite 13 des Rohrabschnitts 6 Halteelemente 14 angebracht. Die Halteelemente 14 sind in der Nähe der Stützstruktur 9, vorzugsweise in einem Bereich zwischen den mit dem Bezugszeichen P bezeichneten Vorsprüngen, angeordnet.
Die Funktion des vorgeschlagenen Drehkolbenstrahlers ist folgende:
Der Drehkolbenstrahler kann beispielsweise am rotierenden Messsystem einer Gantry eines Röntgen-Computertomographen angebracht sein. Infolge der Rotation wirken insbesondere auf die Drehkolben-Röntgenröhre und das sie umgebende erste Gehäuse 1 erhebliche Zentrifugalkräfte. Diese Kräfte werden über die Scheibe 7 auf die Stützstruktur 9 und von da über den Rohrabschnitt 6 auf die Halteelemente 14 abgeleitet. Die Halteelemente 14 leiten diese Kräfte wiederum beispielsweise auf einen massiven Rahmen einer den Drehkolbenstrahler aufnehmenden Messeinrichtung. Wegen des vorgeschlagenen kurzen Wegs des Kraftflusses kann das zweite Gehäuse 2, insbesondere der Rohrabschnitt 6, dünnwandig ausgebildet werden. Damit ist es vorteilhafterweise möglich, insbesondere den Rohrabschnitt 6 aus einem preisgünstig verfügbaren Aluminiumrohr herzustellen. Ein solches Aluminiumrohr hat im Vergleich zu herkömmlichen aus Aluminium hergestellten Gussteilen insbesondere den Vorteil, dass darin keine Lunker enthalten sind. Abgesehen davon, kann damit das zweite Gehäuse 2 einfach und kostengünstig hergestellt werden. Schließlich weist das zweite Gehäuse 2 und damit der vorgeschlagene Drehkolbenstrahler ein besonders geringes Gewicht auf, was insbesondere vorteilhaft für Anwendungen im Bereich der Tomographie ist.

Claims

Drehkolbenstrahler, bei dem ein eine Drehkolben-Röntgenröhre (D) um eine Achse (A) drehbar aufnehmendes erstes Gehäuse (1) mit einem ersten Boden (3) an einem zweiten Boden (5) eines das erste Gehäuse (1) umgebenden zweiten Gehäuses (2) angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Gehäuse (1) im Bereich seines dem ersten Boden (3) gegenüberliegenden Endes (E) gegen eine Innenseite (8) des zweiten Gehäuses (2) abgestützt ist.
Drehkolbenstrahler nach Anspruch 1, wobei das erste Gehäuse (1) mittels eines Loslagers axial verschiebbar gegen die Innenseite (8) des zweiten Gehäuses (2) abgestützt ist.
Drehkolbenstrahler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Gehäuse (1) im Bereich des Endes (E) ein Stützmittel (7) aufweist, welches mit einem vorgegebenen Spiel gegen die Innenseite (8) des zweiten Gehäuses (2) gelagert ist.
Drehkolbenstrahler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zweite Gehäuse (2) im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet ist.
Drehkolbenstrahler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei an einer der Innenseite (8) gegenüberliegenden Außenseite (13) des zweiten Gehäuses (2) radial sich erstreckende Befestigungsstrukturen (14) vorgesehen sind.
Drehkolbenstrahler nach Anspruch 5, wobei die Befestigungsstrukturen (14) in der Nähe des Loslagers vorgesehen sind.
Drehkolbenstrahler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zweite Gehäuse (2) einen lösbaren Deckel (10) aufweist.
Drehkolbenstrahler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Boden (3) mittels Verbindungselementen (4) mit dem zweiten Boden (5) verbunden ist.
Drehkolbenstrahler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Gehäuse (1) aus einem wärmebeständigen Kunststoff, vorzugsweise aus PEEK, hergestellt ist.
Drehkolbenstrahler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zweite Gehäuse (2) ein für Röntgenstrahlen durchlässiges Fenster (12) aufweist.
Drehkolbenstrahler nach Anspruch 10, wobei das zweite Gehäuse (2) mit Ausnahme des für Röntgenstrahlen durchlässigen Fensters (12) aus einem für Röntgenstrahlen undurchlässigen Material (11) hergestellt ist.
Drehkolbenstrahler nach Anspruch 11, wobei das zweite Gehäuse (2) eine aus einem für Röntgenstrahlen durchlässigen Material hergestellte äußere Hülle (5, 6, 10) und mit Ausnahme des für die Röntgenstrahlen durchlässigen Fensters (12) eine aus einem für Röntgenstrahlen undurchlässigen Material hergestellte innere Hülle (11) aufweist.
Drehkolbenstrahler nach Anspruch 12, wobei die äußere Hülle (5, 6, 10) aus Aluminium hergestellt ist.