DE102011017718A1

DE102011017718A1 - Kühlsystem

Info

Publication number: DE102011017718A1
Application number: DE102011017718A
Authority: DE
Inventors: Werner Brandstätter; Jens Fehre; Udo Heinze; Ralf Nanke
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Healthineers Ag De
Priority date: 2011-04-28
Filing date: 2011-04-28
Publication date: 2012-10-31
Anticipated expiration: 2031-04-29
Also published as: DE102011017718B4

Abstract

Das Kuhlsystem weist einen Eintank mit einem Kühlmittel auf, wobei dessen Fließgeschwindigkeit innerhalb des Eintanks durch mindestens eine Umwälzeinheit erhoht wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kuhlsystem zur Ableitung einer von einer Rontgenröhre erzeugten thermischen Energie.
Um die Verfugbarkeit einer Rontgenrohre uber eine langere Zeit zu ermöglichen, muss die Röntgenröhre und eventuell die dazugehörige Hochspannungseinheit gekuhlt werden. Diese Anforderung kann dadurch gelost werden, dass der Rontgenrohre und dem dazugehörigen Hochspannungsteil thermische Energie entzogen wird. Da Rontgeneinheiten, beispielsweise bei einer mobilen C-Bogeneinheit wegen ihrer vielseitigen Einsatzerfordernisse klein gehalten werden müssen, wird die thermische Energie mittels eines Kühlmediums in Schlauchleitungen zu einem abseits des C-Bogens angeordneten Kuhlaggregat zur Kuhlung abgeführt. Zur Kühlung eines die Rontgenrohre umgebenden erwärmten ersten Kuhlmediums wird ein geschlossener Kuhlkreislauf mit einem zweiten Kühlmedium verwendet. Das zweite Kuhlmedium wird in dem geschlossenen Kühlkreislauf durch das erste Kuhlmedium geleitet und außerhalb des ersten Kuhlmediums mittels eines eigenen Kuhlaggregats inklusiv Warmetauscher und Vorratsbehalter abgekuhlt. Das gekuhlte zweite Kuhlmedium wird uber variable Schlauche zum C-Bogen und innerhalb des C-Bogens in Versorgungskanale zur Rontgeneinheit weitergeleitet. In der Rontgeneinheit sind die die thermische Energie erzeugende Rontgenrohre und die Hochspannungseinheit in einem sogenannten Eintank mit dem ersten Kuhlmedium umgeben. Das zweite Kuhlmedium wird maanderformig durch den Eintank geleitet und entzieht dem ersten Kühlmedium die thermische Energie. Die Anordnung bringt jedoch den Nachteil mit sich, dass die mit der Rontgeneinheit verbundenen Schlauche dazu beitragen, dass die C-Bogenformige Rontgeneinheit relativ schwer zu handhaben ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine weitere Vorrichtung fur ein weiteres Kuhlsystem anzugeben.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelost.
Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, dass kein zweites Kühlmittel notig wird, um die thermische Energie im Eintank zu reduzieren.
Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, dass auf externe, das heißt außerhalb der C-Bogeneinheit angeordnete Kuhlaggregate verzichtet werden kann.
Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, dass auf Kühlschläuche im C-Bogenversorgungskabel verzichtet werden kann.
Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, dass die gesamte Oberflache des C-Bogenrahmens zur Kuhlung des Kühlmediums aus dem Eintank, verwendet werden kann.
Die Erfindung bringt den weiteren Vorteil mit sich, dass durch eine Verteilereinheit die in dem C-Bogenrahmen integrierten Rohren flexibel zur Erhohung einer benotigten Kuhlkapazitat herangezogen werden konnen.
Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, dass die elektrischen Signale und/oder die elektrische Energiezufuhr uber Schleifkontakte am C-Bogen gefuhrt werden kann, da die Kuhlleitungen im Versorgungskanal bzw. im C-Bogenversorgungskanal entfallen.
Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, dass die Strömungsgeschwindigkeit des Kuhlmittels durch Umwalzeinheiten erhöht wird.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausfuhrungsbeispiels naher erlautert.
Nachfolgend wird ein Kuhlsystem fur eine Röntgeneinheit beschrieben, wie mittels eines geschlossenen Kühlkreislaufs mit nur einem Kühlmedium die thermische Energie von Rontgenquelle und Hochspannungsteil abgeleitet wird.
In dem Ausführungsbeispiel ist ein C-bogenformiger Rahmen C gezeigt. An dessen Enden sind eine Detektoreinheit D sowie eine Rontgeneinheit RE angeordnet. Der C-bogenformige Rahmen C ist uber ein Haltemittel HA mit weiteren Einrichtungen zur Positionierung einer mobilen C-Bogeneinheit CE verbunden. Beispielsweise ist die C-Bogeneinheit CE uber die Haltemittel HA mit einer fahrbaren Einheit FE verbunden. An dem C-bogenformigen Rahmen C, an dem die Rontgeneinheit RE angeordnet ist, ist ein eine Rontgenrohre R und einen Hochspannungstransformator HT aufnehmender Eintank E angeordnet. Die in diesem Ausführungsbeispiel eingesetzte Rontgeneinheit R kann beispielsweise eine in einem Glasgehause angeordnete Drehanodenrohre sein. Beide Komponenten, Rontgenrohre R und Hochspannungstransformator HT, sind warmeintensive Einheiten. Dieser Eintank E ist mit einem Kuhlmedium KM bzw. einer Kuhlflussigkeit gefüllt. Die in dem Eintank E angeordnete Rontgenrohre R und der Hochspannungstransformator HT sind ganz mit der Kühlflussigkeit KM umgeben. Innerhalb des Eintanks E ist eine erste Umwalzeinheit UE angeordnet. Diese erste Umwalzeinheit UE hat dabei die Aufgabe, dass das in einer großeren Entfernung zur Röntgenrohre R befindliche Kuhlmittel KM mit dem in der unmittelbaren Nahe der Rontgenrohre R befindliche Kuhlmittel KM zu verwirbeln. In einer weiteren Ausgestaltung wird die erste Umwalzeinheit UE derart ausgebildet, dass eine sich im Eintank E sich einstellende Warmekonvektion verstarkt wird. Mittels einer als Pumpe arbeitenden ersten Umwalzeinheit UE wird das nicht erwarmte Kuhlmittel KM angesaugt und in den Bereich abgegeben in dem das Kuhlmittel KM eine erhohte Temperatur aufweist. Die als Pumpe eingesetzte erste Umwalzeinheit UE kann auch in umgekehrter Richtung arbeiten. D. h. das erwärmte Kuhlmittel KM wird angesaugt und in den Bereich geringerer Erwarmung abgegeben. In einer weiteren Ausgestaltung sind eine zweite und/oder dritte Umwalzeinheit P1, P2 vorgesehen. Diese zweite Umwalzeinheit P1 oder zweite und dritte Umwälzeinheit P1, P2 sind beispielsweise am Eintank E direkt platziert. In einer ersten Ausführungsvariante ist die zweite Umwälzeinheit dazu vorgesehen um das Kühlmittel KM an einer ersten Stelle aus dem Eintank zu pumpen und mit einer Art Überbruckungsleitung L wieder an einer zweiten Stelle in den Eintank E einzuleiten. Das Ansaugen und Einspeisen des Kuhlmittels KM kann in der Art erfolgen, dass damit eine Umwalzung des Kuhlmittels KM verstarkt wird. Der Umwalzungsprozess kann noch durch eine dritte Umwalzeinheit P2, insbesondere bei einer Umlenkung des Kuhlmittels KM durch Kanäle innerhalb der C-bogenformigen Halterung, erganzt werden. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist eine Verteileinheit VE in der die zweite mit der dritten Umwälzeinheit P1, P2 verbindenden Leitung L integriert. Diese Verteileinheit VE kann derart gesteuert werden, dass bei Betrieb der Röntgenrohre R das in der Leitung L gefuhrte Kuhlmittel KM direkt wieder dem Eintank E zugeführt oder falls eine Temperaturdifferenz zwischen einer an der zweiten Umwälzeinheit P1 gemessenen ersten Temperatur T1 und einer im Eintank E, vorzugsweise an einem der Rontgenrohre R entfernten Ort, gemessenen zweiten Temperatur T2 einen vorgebbaren Schwellwert unterschritten, in Kanale KL der C-bogenformigen Halterung umgelenkt wird. Die Kanale KL, rohrenformige Aussparungen, sind innerhalb der Wandungen der C-bogenformigen Halterung C integriert. Das Profil eines Kanals KL kann zur großeren Warmeableitung lamellenformig in dem beispielsweise aus Aluminium hergestellten C-Bogenrahmen ausgebildet sein. Innerhalb der C-bogenformigen Halterung ist ein Rohrensystem von koppelbaren Kanälen oder Kuhlleitungen KL ausgebildet. Durch die direkte Einspeisung bzw. Integration der rohrenformigen Aussparungen KL in dem Aluminium wird der C-Bogenrahmen als Kuhlkörper direkt verwendet. Der Einsatz von Umwälzpumpen bzw. Pumpen erhoht die Fließgeschwindigkeit des Kuhlmittels. Durch eine Kombination von verschiedenen Langen der integrierten rohrenformigen Aussparungen KL in dem C-Bogenrahmen kann entsprechend einer aufzubringenden Kühlkapazitat diese erhoht oder verringert werden. Mittels Weichen konnen die rohrenformigen Aussparungen KL im C-Bogenrahmen so miteinander verbunden werden, dass das erwarmte Kuhlmittel KM uber das gesamte Profil verteilt wird und alle in das C-Bogenprofil integrierten Rohren KL durchströmt werden. Das gekuhlte Kuhlmittel KM wird uber die Verteileinheit VE wieder über einen Zugang zum Eintank eingespeist. Zur Erhohung der Fließgeschwindigkeit in den rohrenformigen Aussparungen KL konnen weitere Umwälzeinheiten bzw. Umwalzpumpen UMP vorgesehen werden.
Zur Erhöhung der Ableitung der vom Kühlmittel KM aufgenommenen thermischen Wärme können innerhalb des C-Bogenprofils einfache Lüfter zur Erzeugung von Luftstromungen angeordnet werden. Uber Öffnungen im C-Bogenprofil wird die kuhlende Luft von außen angesaugt und in den Innenraum des hohlen C-Bogenprofils eingespeist. Die erwärmte Luft kann entweder über entsprechende Luftaustrittsoffnungen an die Umluft oder über ein externes, beispielsweise an ein im Operationssaal integriertes Abluftsystem abgegeben werden.
Bezugszeichenliste

C

C-Bogenrahmen

CE

C-Bogeneinheit/Befestigungseinheit

D

Detektoreinheit

RE

Röntgeneinheit

R

Rontgenröhre

HT

Hochspannungstransformator

E

Eintank

HM

Haltemittel

FE

fahrbare Einheit

UE

erste Umwälzeinheit

P1, P2

zweite, dritte Umwälzeinheit

VE

Verteilereinheit

KM

Kühlmittel/Kuhlmedium

T1

Temperatur des abgepumpten Kühlmittels

T2

Temperatur des zugefuhrten Kuhlmittels

UMP

weitere Umwälzeinheit

Claims

Kuhlsystem mit einem ein Kuhlmittel (KM) und mindestens eine Röntgenröhre (R) aufweisenden Eintank (E), dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Umwalzeinheit (UE, P1, P2) vorgesehen ist, wobei die mindestens eine Umwälzeinheit (UE) derart ausgebildet ist, dass sich eine Umwalzung des Kuhlmittels (KM) innerhalb des Eintanks (E) einstellt.
Kühlsystem nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Umwälzeinheit (UE) derart ausgebildet ist, dass eine Verwirbelung des Kuhlmittels (KM) innerhalb des Eintanks (E) vorgesehen ist.
Kühlsystem nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite und/oder dritte Umwälzeinheit ((P1, P2) das Kuhlmittel (KM) aus dem Eintank (E) pumpt und uber einen Kanal (L, KL) wieder in den Eintank (E) eingespeist.
Kuhlsystem nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite und/oder dritte Umwalzeinheit (P1, P2) das Kuhlmittel (KM) aus dem Eintank (E) pumpt und uber integrierte Kanale (KL) einer an dem Eintank (E) befestigten C-bogenformigen Halterung wieder in den Eintank (E) eingespeist.
Kühlsystem nach einem der vorhergehenden Patentanspruche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des abgepumpten und die Temperatur (T1, T2) des eingespeisten Kuhlmittels (KM) bei Betrieb der Rontgenrohre (R) gemessen wird, wobei bei einer Unterschreitung einer vorgebbaren Temperaturdifferenz eine Verteileinheit (VE) derart angesteuert wird, dass das Kuhlmittel (KM) in weitere Kanale (KL) einer C-bogenformigen Halterung (C) eines C-Bogens umgeleitet wird.
Kuhlsystem nach einem der vorhergehenden Patentanspruche, dadurch gekennzeichnet, dass die Langen der in dem C-Bogenprofil ausgepragtem Kanale (KL) variierbar sind.
Kuhlsystem nach einem der vorhergehenden Patentanspruche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine weitere Umwalzpumpe (UMP) innerhalb der im C-Bogenprofil (C) ausgepragtem Kanale (KL) zur Erhohung der Fließgeschwindigkeit vorgesehen ist.