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Die
Erfindung betrifft einen Strahlungserzeuger, umfassend ein Röhrenschutzgehäuse
und eine Strahlungserzeugungsröhre, wobei die Strahlungserzeugungsröhre
in dem mit einer Kühlflüssigkeit gefüllten
Röhrenschutzgehäuse angeordnet ist.
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Insbesondere
in der medizinischen Diagnostik kommen strahlenbasierte, bildgebende
Einrichtungen zum Einsatz, die wie Röntgengeräte
zur Durchleuchtung oder Computertomographen zur Schnittbildgebung
verwendet werden. Im Rahmen der fortschreitenden Entwicklung wurden
immer leistungsfähigere und effizientere Einrichtungen
entwickelt. Zur Strahlungserzeugung werden bei Röntgenstrahlen
Elektronen von einer Kathode zu einer Anode hin beschleunigt und
an der Anode abrupt abgebremst, wodurch Röntgenstrahlung
erzeugt wird. Während des Abbremsvorgangs wird allerdings
nur ein Teil der Elektronenenergie in Röntgenstrahlung umgewandelt,
der größte Teil geht in Wärme über. Dadurch
werden in den Strahlungserzeugungsröhren leicht Temperaturen
von mehreren 100°C erreicht. Daher ist die Strahlungserzeugungsröhre
von Kühlflüssigkeit umgeben. Je höher
die Leistung einer Strahlungserzeugungsröhre ist, desto
größer muss auch die Kühlleistung des
Strahlungserzeugers sein.
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Aus
der
DE 10 2005
049 445 B4 ist ein Wärmetauscher für
einen Einkessel-Generator einer Röntgendiagnostikeinrichtung
beschrieben, der mittels einer Umwälzpumpe die Kühlflüssigkeit
durcheinanderwirbelt und so einen besseren Abtransport der Wärmeenergie
von der Strahlungserzeugungsröhre weg bewirkt.
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Der
Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, einen Strahlungserzeuger
anzugeben, der mit einfachen Mitteln eine effiziente Kühlung
ermöglicht.
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Zur
Lösung der Aufgabe ist bei einem Strahlungserzeuger der
eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen,
dass an dem Röhrenschutzgehäuse wenigstens ein
Strömungskanal für ein der Kühlung des
Gehäuseinneren dienendes, über eine Zu- und Ableitung
geführtes, Kühlmedium ausgeformt ist.
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Der
erfindungsgemäße Strahlungserzeuger realisiert
dadurch eine effiziente Kühlleistung ohne zusätzliche
Vorrichtungen. Durch die integrale Ausformung des Kanals am Gehäuse
selbst kann einerseits das Röhrenschutzgehäuse
kompakter hergestellt werden, andererseits kann die durch die Strahlungserzeugung
entstandene Wärme schnell und nah am Ort der Entstehung
abtransportiert werden. Auch lässt sich dadurch die Durchflussmenge
und die Durchflussgeschwindigkeit des Kühlmediums leicht
steuern, auch die durch den Strömungskanal belegte bzw.
dem Wärmetausch dienende Fläche ist optimierbar.
Insgesamt erhält man also mehr Gestaltungsfreiräume
bei der Gestaltung der Kühlfläche, und kann dabei
die Wärme einfacher und effizienter abführen.
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Vorteilhafterweise
kann das Röhrenschutzgehäuse zwei Gehäuseteile
aufweisen, wobei an wenigstens einem Gehäuseteil wenigstens
ein Strömungskanal ausgebildet ist. Zur einfacheren Montage
der weiteren Bestandteile des Strahlungserzeugers wie etwa der Strahlungserzeugungsröhre
ist es zweckdienlich, das Röhrenschutzgehäuse
in Komponenten zu zerlegen. Hierbei ist die Aufteilung in zwei Gehäuseteile
am effizientesten, allerdings könnte das Röhrenschutzgehäuse
auch in mehr als zwei Gehäuseteile aufgeteilt werden. Der
oder die Strömungskanäle können wahlweise
auf ein Gehäuseteil beschränkt sein, sie können
aber auch über mehrere Gehäuseteile hinweggeführt
werden.
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Vorzugsweise
kann das Röhrenschutzgehäuse oder zumindest das
den Strömungskanal aufweisende Gehäuseteil des
Röhrenschutzgehäuses als Metall-Gußteil
ausgebildet sein. Das Röhrenschutzgehäuse bzw.
das Gehäuseteil des Röhrenschutzgehäuses
kann dann leicht durch Formguß hergestellt werden, des
Weite ren ist die Verwendung von Metall aufgrund der zu erwartenden
Wärmeentwicklung im Röhrenschutzgehäuse
nötig.
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Mit
besonderem Vorteil kann der Strahlungserzeuger wenigstens einen
nach außen offenen Strömungskanal und einen diesen
abdeckenden Deckel aufweisen. Dadurch wird einerseits der Strömungskanal
von außen leicht zugänglich, andererseits wird die
Herstellung des den Strömungskanal aufweisenden Röhrenschutzgehäuses
erheblich vereinfacht.
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Mit
besonderem Vorteil kann der wenigstens eine Strömungskanal
zumindest abschnittsweise als Ringkanal ausgebildet sein, der zumindest
abschnittsweise um ein am Röhrenschutzgehäuse
vorgesehenes Strahlenaustrittsfenster verläuft. Das Strahlenaustrittsfenster
ist ein Ort großer Wärmeentwicklung, daher ist
es zweckmäßig, dieses effizient zu kühlen.
Dies geschieht durch die räumliche Nähe des Kühlmediums
zum Strahlenaustrittsfenster. Durch die Ringform des Strömungskanals
wird beinahe das ganze Strahlenaustrittsfenster umfänglich erfasst
und dadurch besonders wirksam die Wärme abtransportiert.
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Vorzugsweise
kann an dem Röhrenschutzgehäuse wenigstens eine
in den Strömungskanal ragende Kühlrippe ausgeformt
sein. Dadurch wird eine Oberflächenvergrößerung
der gekühlten Fläche erreicht.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie
anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
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1 eine
Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen Strahlungserzeugers,
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2 eine
Prinzipdarstellung eines Gehäuseteils und eines Strömungskanals
in einer ersten Ausführungsform,
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3 eine
Prinzipdarstellung des Gehäuseteils in einer zweiten Ansicht,
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4 eine
Prinzipdarstellung eines Deckels,
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5 eine
Prinzipdarstellung eines Strömungskanals in einer zweiten
Ausführungsform, und
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6 eine
Prinzipdarstellung zweier Strömungskanäle.
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1 zeigt
das Querschnittsbild eines Strahlungserzeugers 1, der ein
Röhrenschutzgehäuse 5, bestehend aus
einem ersten Gehäuseteil 17 und einem zweiten
Gehäuseteil 18, eine Strahlenerzeugungsröhre 2 und
Kühlflüssigkeit 7 umfasst. Im ersten
Gehäuseteil 17 des Röhrenschutzgehäuses 5 ist
ein Strömungskanal 8 vorgesehen, durch den ein Kühlmedium 9 geführt
wird. Dabei befindet sich der Strömungskanal 8 nahe
am Strahlenaustrittsfenster 6, aber auch in unmittelbarer
Nähe der Strahlenerzeugungsröhre 2. Zur
Strahlungserzeugung sind die Kathode 4 und die Anode 3 vorgesehen.
Nur ein Teil der bei der Strahlungserzeugung aufgewandten Energie
verlässt als Röntgenstrahlung das Röhrenschutzgehäuse 5 durch
das Strahlenaustrittsfenster 6, die restliche Energie wird
in Wärme umgewandelt. Diese Wärme kann durch die
erfindungsgemäße Vorrichtung besonders wirksam
abtransportiert werden. Der Übersichtlichkeit halber wurden
Zu- und Ableitungen für die Kühlflüssigkeit 7,
für das Kühlmittel 9 und Befestigungen
und Versorgungsleitungen der Anode 3 bzw. Kathode 4 nicht
dargestellt.
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2 zeigt
das erste Gehäuseteil 17 eines Röhrenschutzgehäuses 5 in
der Außenansicht, bei dem der Strömungskanal 8 ringförmig
um das Strahlenaustrittsfenster 6 angeordnet ist. Das nicht
dargestellte zweite Gehäuseteil beherbergt die Strahlungserzeugungsröhre 2 sowie
die Kühlflüssigkeit 7, wobei das erste
Gehäuseteil 17 und das zweite Gehäuseteil 18 nach
Verbindung bereits einen geschlossenen Raum umgeben. Der Strömungskanal 8 des
ersten Gehäuseteils 17 ist allerdings nochmals
durch einen gesonderten Deckel 12 abzudecken. Er ist unmittelbar
in die Außenfläche des ersten Gehäuseteils 17 eingeformt
bzw. dort ausgeformt. Das Gehäuseteil 17 ist ein
Metallgussteil, so dass die Ausformung relativ einfach beim Gießen
des Teils möglich ist. Das Kühlmedium 9 gelangt über
die Zuleitungsöffnung 13 des Deckels 12 in
den Strömungskanal 8, wird am Strahlenaustrittsfenster 6 vorbeigeführt,
und gelangt über die Ableitungsöffnung 14 wieder
aus dem Strömungskanal 8 heraus. Als Kühlmedium 9 sind
Wasser oder Öl bevorzugt, allerdings kann auch jede beliebig
andere Flüssigkeit eingesetzt werden. In den Öffnungen 13 und 14 können
entsprechende Anschlussmittel für die Zu- und Ableitungen
(Schnellkupplungen) eingesetzt sein. Das Röhrenschutzgehäuse 5 ist
als Metall-Gussteil ausgebildet, wodurch es auch die zu erwartenden
Temperaturen an der Gehäusewand in Höhe von einigen
100° ohne Probleme bewältigen kann.
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3 zeigt
das erste Gehäuseteil 17 in einer zweiten Ansicht,
nämlich die dem zweiten Gehäuseteil 18 zugewandte
Seite. Neben dem Strahlenaustrittsfenster 6 ist auch der
Einbauraum 15 für die Strahlenerzeugungsröhre 2 angedeutet.
Die Abdeckung 16 trennt den Strömungskanal 8 vom
Innenraum des Strahlenschutzgehäuses 5, in dem
sich auch die Kühlflüssigkeit 7 befindet.
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4 zeigt
einen zum ersten Gehäuseteil 17 passenden Deckel 12,
der den Strömungskanal 8 derart bedeckt, so dass
kein Kühlmedium aus diesem heraustritt. Am Deckel 12 befinden
sich auch Anschlüsse für die Zuleitung und die
Ableitung, durch die das Kühlmedium 9 in den Strömungskanal 8 gelangt.
Die Zuleitung und die Ableitung sind nicht fest mit dem Deckel 12 verbunden,
sondern sie sind lösbar befestigt. Durch geeignete Gestaltung
der Anschlussstellen kann erreicht werden, dass der erfindungsgemäße
Strahlungserzeuger auch an bereits im Einsatz befindlichen Geräten
wie Röntgengeräten oder Computertomographen einsetzbar
und an die bereits vorhandenen Kühlleitungen anschließbar
ist.
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5 zeigt
eine Prinzipdarstellung eines Strömungskanals 8 in
einer zweiten Ausführungsform. In den Strömungskanal
ragen Kühlrippen 10 und 11, die die Kühlfläche
vergrößern und während der Herstellung
einfach zu realisieren sind.
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6 zeigt
demgegenüber zwei Strömungskanäle 8,
die sich nicht überlappen und durch die ebenfalls eine
größere Fläche gekühlt wird.
In Abwandlung der Darstellung wäre auch denkbar, den zweiten
oder auch mehrere oder alle Strömungskanäle 8 spiralförmig
um das Röhrenschutzgehäuse 5 herum zu
führen.
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- 1
- Strahlungserzeuger
- 2
- Strahlenerzeugungsröhre
- 3
- Anode
- 4
- Kathode
- 5
- Röhrenschutzgehäuse
- 6
- Strahlenaustrittsfenster
- 7
- Kühlflüssigkeit
- 8
- Strömungskanal
- 9
- Kühlmedium
- 10
- Kühlrippe
- 11
- Kühlrippe
- 12
- Deckel
- 13
- Zuleitungsöffnung
- 14
- Ableitungsöffnung
- 15
- Einbauraum
- 16
- Abdeckung
- 17
- erstes
Gehäuseteil
- 18
- zweites
Gehäuseteil
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102005049445
B4 [0003]