DE102009054360A1

DE102009054360A1 - Kühlsystem

Info

Publication number: DE102009054360A1
Application number: DE102009054360A
Authority: DE
Inventors: Johann Singer; Sven-Martin Sutter
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: SIEMENS HEALTHINEERS AG, DE
Priority date: 2009-11-24
Filing date: 2009-11-24
Publication date: 2011-06-09
Anticipated expiration: 2029-11-25
Also published as: DE102009054360B4

Abstract

Dieses Kühlsystem ist in einem Rahmen einer C-Bogeneinheit integriert, wobei mittels eines geschlossenen Kühlkreislaufs innerhalb des Rahmens die sich im Bereich der Röntgeneinheit bildende thermische Energie abgeführt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kühlsystem zur Ableitung von thermischer Energie, insbesondere zur Ableitung der erzeugten thermischen Energie von einer in einer C-Bogeneinheit integrierten Röntgen- und Hochspannungseinheit.
Um die Verfügbarkeit einer Röntgenröhre über eine längere Zeit zu gewährleisten, muss die Röntgenröhre und die dazugehörige Hochspannungseinheit gekühlt werden. Diese Anforderung kann dadurch gelöst werden, dass der Röntgenröhre und dem dazugehörigen Hochspannungsteil thermische Energie entzogen wird. Da bei den C-Bogengeräten diese Komponenten so klein wie möglich gehalten werden müssen, wird die thermische Energie räumlich von den genannten Einheiten weggeführt. Zur Kühlung der Röntgenröhre wird ein Kühlaggregat inklusiv Wärmetauscher und ein Vorratsbehälter für das Kühlmedium benötigt. Das Kühlmedium wird über Schläuche innerhalb eines C-Bogenversorgungskabels zur Röntgen- und Hochspannungseinheit gepumpt. Diese Schläuche tragen dazu bei, dass das C-Bogenversorgungskabel relativ unflexibel und damit unhandlich wird, was den Nachteil mit sich bringt, dass fahrbare Röntgengeräte schwerer zu bedienen sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine weitere Vorrichtung für ein Kühlsystem anzugeben.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
Das Kühlsystem innerhalb einer Befestigungseinheit ist mit einem ein erstes Kühlmedium einschließenden Eintank derart ausgebildet, dass ein zweites Kühlmedium aufnehmendes Kühlleitungssystem in dem Rahmen der Befestigungseinheit vorgesehen ist, wobei das zweite Kühlmedium die thermische Energie des ersten Kühlmediums aufnimmt und in mindestens eine Leitung innerhalb des Rahmens der Befestigungseinheit eingespeist wird. Zur Einstellung der Fleißgeschwindigkeit des zweiten Kühlmediums wird eine Umwälzpumpe verwendet. Innerhalb des Kühlleitungssystems ist eine Vielzahl beliebig verknüpfbarer Kühlleitungen vorgesehen. In dem nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die Befestigungseinheit in Form eines C-Bogenrahmens einer C-Bogeneinheit aufgebildet. Zur Erhöhung eines Wärmetausches werden die an den Enden der C-Bogeneinheit angeordneten Ausgleichsmittel mit einbezogen. Ebenso können zur Erhöhung des Wärmeaustausches Lüftungsmittel, wie zum Beispiel Ventilatoren, eingesetzt werden, wobei um die Abgabe der thermischen Energie zu erhöhen, kühlere Umluft in den C-Bogenrahmen eingeführt und die erwärmte Abluft über dafür vorgesehene Öffnungen im C-Bogenrahmen wieder an die Umluft abgegeben oder an ein Abluftsystem abgeleitet wird. Zum besseren Wärmeaustausch zwischen erstem und zweitem Kühlmedium werden Wärmetauscher im Eintank eingesetzt.
Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, dass auf externe, dass heißt außerhalb einer C-Bogeneinheit angeordnete Kühleinheiten verzichtet werden kann.
Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, dass innerhalb eines C-Bogenversorgungskabels auf Kühlschläuche verzichtet werden kann.
Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, dass die gesamte Oberfläche des C-Bogenrahmens zur Kühlung von kühlbedürftigen Komponenten, wie beispielsweise eines ersten Kühlmediums in einem Eintank, verwendbar ist.
Die Erfindung bringt den weiteren Vorteil mit sich, dass die in dem C-Bogenrahmen integrierten Röhren flexibel zur Erhöhung oder Erniedrigung der benötigten Kühlkapazität verbindbar bzw. in einem Kühlkreislauf ein- bzw. auskoppelbar sind.
Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, dass die elektrischen Signale oder die elektrische Energiezuführung über Schleifkontakte am C-Bogen geführt werden kann, da die Kühlleitungen im Versorgungskabel bzw. C-Bogenversorgungskabel entfallen.
Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, dass über Wärmetauscherelemente der in einem Eintank angeordneten Röntgenröhre und dem Hochspannungstransformator zügig thermische Energie entzogen wird und diese unmittelbar über den Rahmen des C-Bogenelementes an die Umgebung abgeleitet wird.
Die Erfindung bringt den weiteren Vorteil mit sich, dass die an den Enden des C-Bogens angeordneten Ausgleichsgewichte für den Wärmeaustauschprozess einbezogen werden.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Es zeigen:
1 einen C-Bogen,
2 einen Längsschnitt entlang des C-Bogens und
3 eine Darstellung des Querschnitts durch den C-Bogen.
Nachfolgend wird ein Kühlsystem innerhalb einer C-Bogeneinheit CE beschrieben, wie mittels eines geschlossenen Kühlkreislaufs innerhalb eines C-Bogenrahmens die im Bereich der Röntgeneinheit sich bildende thermische Energie abgeführt werden kann.
In 1 ist eine in Form einer C-Bogeneinheit CE ausgeprägte Befestigungseinheit gezeigt. An den Enden des C-Bogenrahmens C der C-Bogeneinheit CE ist eine Detektoreinheit D sowie eine Röntgeneinheit R angeordnet. Die C-Bogeneinheit CE ist über ein Haltemittel HA mit weiteren Einrichtungen zur Verstellung bzw. Positionierung der C-Bogeneinheit CE verbunden. Beispielsweise ist die C-Bogeneinheit CE über die Haltemittel HA, wie in 2 schematisch dargestellt, mit einer fahrbaren Einheit FE verbunden. An dem C-Bogenende, an dem die Röntgeneinheit R angeordnet ist, ist zu dessen Hochspannungsversorgung ein Hochspannungstransformator HT angeordnet. Beide Komponenten Röntgeneinheit R und Hochspannungstransformator HT sind in einem sogenannten Eintank E angeordnet. Dieser Eintank E ist mit einer Kühlflüssigkeit, das nachfolgend als erstes Kühlmedium K1 bezeichnet wird, gefüllt. Die an den Enden des C-Bogenrahmens C zur einfacheren Positionierung der C-Bogeneinheit CE angeordneten Ausgleichsmittel AM werden wie nachfolgend noch erläutert mit in den oben genannten Kühlkreislauf einbezogen.
In 2 ist eine C-Bogeneinheit CE im Längsschnitt dargestellt. In dieser Darstellung ist ein innerhalb des C-Bogenrahmens C integrierter, ein zweites Kühlmedium K2 führender, Kühlkreislauf KL schematisch angedeutet. Dieser Kühlkreislauf KL ist mittels Röhren bzw. Leitungen KLm, KLn innerhalb des C-Bogenrahmens C aufgebaut. Um eine effiziente Ableitung der sich bildenden Abwärme zu erreichen werden die an den offenen Enden des C-Bogenrahmens C zu Ausgleichszwecken angeordneten Ausgleichsmittel AM mit in den Kühlkreislauf KL einbezogen. Die Ausgleichsmittel AM sind dazu in der Art ausgebildet, dass diese eine große Oberfläche in Form von Kühlrippen aufweisen. An einem ersten Ende des C-Bogenrahmens C ist die Detektoreinheit D, an einem zweiten Ende des C-Bogenrahmens C ist der Eintank E schematisch wiedergegeben. In diesem Eintank E ist ein zur Kühlung der Röntgenröhre R und des Hochspannungstransformators T vorgesehene erste Kühlmedium K1 eingebracht. Die Erfindung sieht nur vor, die Kühlung des ersten Kühlmediums K1 im Eintank E mit einem innerhalb eines Kühlleitungssystems KL in dem C-Bogenrahmen C zirkulierenden zweiten Kühlmedium K2 durchzuführen. Das in dem Kühlleitungssystem KL zirkulierende zweite Kühlmedium K2 reduziert die in dem Eintank E befindliche Wärmeenergie des ersten Kühlmediums K1. Zur zügigen Ableitung der thermischen Energie sind in dem Eintank eine Vielzahl von Kühlschleifen bzw. Wärmetauscher um die Röntgeneinheit R und um den Hochspannungstransformator HT angeordnet. Über Koppelelemente KE werden die Kühlleitungen KL mit den Eintank E verbunden. Zur Reduzierung der thermischen Energie des zweiten Kühlmediums K2 wird dieses in mindestens eine innerhalb des C-Bogenrahmens C integrierten Kühlleitungsschleife eingespeist und die Fließgeschwindigkeit des zweiten Kühlmediums K2 mittels einer steuerbaren Umwälzpumpe UP beschleunigt. Die Wärme des zweiten Kühlmediums wird dabei über den C-Bogenrahmen abgeleitet. Eine parallele Einspeisung des erwärmten zweiten Kühlmediums K2 in eine Vielzahl von parallel innerhalb der C-Bogenrahmens C geführten Leitungen führt zu einer schnelleren Abkühlung des erwärmten zweiten Kühlmediums K2. Ebenso kann das erwärmte Kühlmedium K2 in beiden Seiten des im Querschnitt rechteckförmig ausgebildeten C-Bogenrahmens C eingespeist werden. Entsprechend der in 2 gezeigten schematischen Darstellung erstreckt sich das Kühlleitungssystems durch den gesamten C-Arm bis zu den beiden an den Enden des C-Bogenrahmens angeordneten Ausgleichsmittels AM. Mittels der im Bereich des Eintanks E angeordnet Umwälzpumpe UP wird das zweite Kühlmedium K2 innerhalb der Kühlleitung KLm, KLn in das Kühlleitungssystem KL des C-Bogenrahmens C gepumpt und eine einstellbare konstante Fließgeschwindigkeit erzeugt. Gekühlt gelangt das zweite Kühlmedium K2 wieder über die Koppeleinheit KE in den Eintank E.
Die in 2 mit A und B angedeutete Schnittebene durch den C-Bogenrahmen ist in 3 dargestellt. Ebenfalls im Querschnitt sind die in dem C-Bogenrahmen C integrierten Kühlleitungen KLn, KLm, ... des Kühlkreislaufes KL abgebildet. Eine Kühlleitung kann sich beispielsweise vom unteren Teil des C-Bogens bis zur Detektoreinheit D im oberen Teil des C-Bogenrahmens erstrecken. Bei einer Ausgestaltung der in den C-Bogen integrierten Kühlleitungen KLm, KLn kann das zweite Kühlmedium K2 in eine erste Kühlleitung KLm gepumpt werden und durch die Kühlleitungen des Kühlleitungssystems KL über eine zweite Kühlleitung KLn wieder in den Eintank E zur Aufnahme der vom ersten Kühlmedium K1 abzugebenden thermischen Energie eingespeist werden. Durch das integrieren von Röhren, beziehungsweise den röhrenförmigen Aussparungen im hier rechteckförmigen Profil des C-Bogenrahmens C, der z. B. aus Aluminium gefertigt sein kann, wird die Oberfläche des C-Bogenrahmens C als Kühlkörper verwendet. An den Enden des C-Bogens sind Ventile an den Kühlleitungen angeordnet, die ein Füllen bzw. Entlüften des geschlossenen Kühlsystems ermöglichen. Die Anzahl und Länge der integrierten rohrförmigen Ausbildungen in dem C-Bogenrahmen kann entsprechend einer aufzubringenden Kühlkapazität erhöht oder erniedrigt werden. Mittels Weichen können die Röhren so miteinander verbunden werden, so dass das erwärmte zweite Kühlmedium K2 über das gesamte Profil verteilt wird und alle in das C-Bogenprofil integrierten Röhren durchströmt. Diese Ausgestaltung bringt den Vorteil mit sich, dass keine weiteren externen Wärmetauscher zur Kühlung des im Eintank E erwärmten ersten Kühlmediums K1 benötigt werden.
Zur Ableitung der vom zweiten Kühlmedium K2 aufgenommenen thermischen Wärme können innerhalb des rechteckförmigen C-Bogenprofils einfache Lüfter zur Erzeugung von Luftströmungen angeordnet werden. Über Öffnungen kann die kühlere Luft von Außen angesaugt und in den Innenraum des C-Bogenrahmens eingeführt werden. Die erwärmte Luft kann entweder über entsprechende Luftaustrittsöffnungen an die Umluft außerhalb des C-Bogenrahmens oder über ein externes, beispielsweise in ein im Operationssaal integriertes Abluftsystem abgegeben werden.
Bezugszeichenliste

A-B: Schnittebene
CE: C-Bogeneinheit/Befestigungseinheit
C: C-Bogenrahmen
CP: Profil vom C-Bogen
D: Detektoreinheit
R: Röntgeneinheit
HT: Hochspannungstransformator
E: Eintank
K1: erstes Kühlmedium
K2: zweites Kühlmedium
AM: Ausgleichsmittel
UP: Umwälzpumpe für Kühlmedium
KL: Kühlleitungssystem
KLm, KLn: Kühlleitungen/erste, zweite Kühlleitungen
HA: Haltemittel
FE: fahrbare Einheit
KE: Koppeleinheit

Claims

Kühlsystem innerhalb einer Befestigungseinheit (CE) mit einem ein erstes Kühlmedium (K1) einschließenden Eintank (E), dadurch gekennzeichnet, dass in der Befestigungseinheit (CE) mindestens eine Kühlleitung (KLm, KLn, ...) integriert ist, wobei ein in den Kühlleitungen (KLm, KLn, ...) zirkulierendes zweites Kühlmedium (K2) die thermische Energie des ersten Kühlmediums (K1) aufnimmt
Kühlsystem nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge und Anzahl der in der Befestigungseinheit (CE) verlaufenden Kühlleitungen (KLm, KLn, ...) variierbar ist.
Kühlsystem nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Umwälzpumpe (UP) vorgesehen ist, wobei diese in ein aus Kühlleitungen (KLm, KLn, ...) gebildeten Kühlleitungssystem (KL) innerhalb der Befestigungseinheit (CE) integriert ist und eine einstellbare Fließgeschwindigkeit des zweiten Kühlmediums (K2) bewirkt.
Kühlsystem nach einem der Vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungseinheit (CE) als bogenförmiger Rahmen einer C-Bogeneinheit (C) ausgebildet ist.
Kühlsystem nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass an den Enden der C-Bogeneinheit (C) Ausgleichsmittel (AM) angeordnet sind, wobei diese Ausgleichsmittel (AM) auch als thermische Ausgleichsmittel ausgebildet und in das Kühlleitungssystem (KL) integriert sind.
Kühlsystem nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Lüftungsmittel vorgesehen sind, wobei um die Ableitung der thermischen Energie zu erhöhen, Umluft in Hohlräume den C-Bogenrahmen (C) eingeführt und die erwärmte Abluft über dafür vorgesehene Öffnungen im C-Bogenrahmen an die Umgebung oder an ein Abluftsystem abgeleitet wird.
Kühlsystem nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Eintank (E) mindestens ein Wärmetauscher zur Übertragung der im ersten Kühlmedium (K1) aufgenommenen thermischen Energie auf das im Kühlkreislauf strömende zweite Kühlmedium (K2) vorgesehen ist.