DE102011017718B4

DE102011017718B4 - Kühlsystem

Info

Publication number: DE102011017718B4
Application number: DE102011017718.3A
Authority: DE
Inventors: Werner Brandstätter; Jens Fehre; Udo Heinze; Ralf Nanke
Original assignee: Siemens Healthcare GmbH
Current assignee: Siemens Healthineers Ag De
Priority date: 2011-04-28
Filing date: 2011-04-28
Publication date: 2019-01-24
Anticipated expiration: 2031-04-29
Also published as: DE102011017718A1

Abstract

Kühlsystem mit einem ein Kühlmittel (KM) und mindestens eine Röntgenröhre (R) aufweisenden Eintank (E), dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Umwälzeinheiten (UE, P1, P2) im Eintank vorgesehen sind, wobei eine erste Umwälzeinheit (UE) derart ausgebildet ist, dass sich eine Verwirbelung des Kühlmittels (KM) innerhalb des Eintanks (E) einstellt und dass eine zweiund/oder dritte Umwälzeinheit (P1, P2) das Kühlmittel (KM) zur Kühlung aus dem Eintank (E) pumpt und über integrierte Kanäle (L, KL) einer an dem Eintank befestigten C-bogenförmigen Halterung wieder in den Eintank (E) einspeist, wobei die Temperatur des abgepumpten und die Temperatur (T1, T2) des eingespeisten Kühlmittels (KM) bei Betrieb der Röntgenröhre (R) gemessen wird und wobei bei einer Unterschreitung einer vorgebbaren Temperaturdifferenz eine Verteileinheit (VE) derart angesteuert wird, dass das Kühlmittel (KM) in weitere Kanäle (KL) einer C-bogenförmigen Halterung (C) eines C-Bogens umgeleitet wird. 2. Kühlsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass die Längen der in dem C-Bogenprofil ausgeprägten Kanäle (KL) variierbar sind.3. Kühlsystem nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet,dass mindestens eine weitere Umwälzpumpe (UMP) innerhalb der im C-Bogenprofil (C) ausgeprägten Kanäle (KL) zur Erhöhung der Fließgeschwindigkeit vorgesehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kühlsystem zur Ableitung einer von einer Röntgenröhre erzeugten thermischen Energie.
Um die Verfügbarkeit einer Röntgenröhre über eine längere Zeit zu ermöglichen, muss die Röntgenröhre und eventuell die dazugehörige Hochspannungseinheit gekühlt werden. Diese Anforderung kann dadurch gelöst werden, dass der Röntgenröhre und dem dazugehörigen Hochspannungsteil thermische Energie entzogen wird. Da Röntgeneinheiten, 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 Kühlaggregat zur Kühlung abgeführt. Zur Kühlung eines die Röntgenröhre umgebenden erwärmten ersten Kühlmediums wird ein geschlossener Kühlkreislauf mit einem zweiten Kühlmedium verwendet. Das zweite Kühlmedium wird in dem geschlossenen Kühlkreislauf durch das erste Kühlmedium geleitet und außerhalb des ersten Kühlmediums mittels eines eigenen Kühlaggregats inklusiv Wärmetauscher und Vorratsbehälter abgekühlt. Das gekühlte zweite Kühlmedium wird über variable Schläuche zum C-Bogen und innerhalb des C-Bogens in Versorgungskanäle zur Röntgeneinheit weitergeleitet. In der Röntgeneinheit sind die die thermische Energie erzeugende Röntgenröhre und die Hochspannungseinheit in einem sogenannten Eintank mit dem ersten Kühlmedium umgeben. Das zweite Kühlmedium wird mäanderförmig durch den Eintank geleitet und entzieht dem ersten Kühlmedium die thermische Energie. Die Anordnung bringt jedoch den Nachteil mit sich, dass die mit der Röntgeneinheit verbundenen Schläuche dazu beitragen, dass die C-Bogenförmige Röntgeneinheit relativ schwer zu handhaben ist.
In dem Dokument DE 10 2004 060 060 B3 ist eine mobile Röntgendiagnostikeinrichtung offenbart, bei der zum Abbau von Temperaturspitzen im Generatorkessel eine Umwälzung der Ölfüllung und eine eigene Kühlung der Ölfüllung innerhalb des Generatorkessels durch einen aktiven Wärmetauscher mit separatem Kühlmittel und einer Ölpumpe durchgeführt werden. Aus dem Dokument DE 10 2005 049 455 B4 ist ein Wärmetauscher für einen Einkesselgenerator einer Röntgendiagnostikeinrichtung mit einer Drehanodenröhre mit Glasgehäuse offenbart. Hier wird die erwärmte Ölfüllung innerhalb des Einkessel durch einen Wärmetauscher bewirkt. Aus dem Dokument EP 1 707 036 B1 ist ein Röntgenröhren-Kühlkargen offenbart. Aus dem Dokument US 2006 / 0 050 852 A1 ist eine integrierte Flüssigkeitspumpe für eine Röntgenröhre offenbart. Aus dem Dokument DE 42 17 874 A1 ist eine mobile Röntgendiagnostikeinrichtung mit einem Wärmetauscher mit einem externen Kühlaggregat bekannt. Aus dem Dokument US 7 912 181 B2 ist ein Kühlsystem mit einer Luftströmung zur Kühlung einer erwärmten Eintankflüssigkeit bekannt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine weitere Vorrichtung für ein weiteres Kühlsystem anzugeben.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, dass kein zweites Kühlmittel verwendet 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 Kühlaggregate 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 Oberfläche des C-Bogenrahmens zur Kühlung 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 Röhren flexibel zur Erhöhung einer benötigten Kühlkapazität herangezogen werden können.
Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, dass die elektrischen Signale und/oder die elektrische Energiezufuhr über Schleifkontakte am C-Bogen geführt werden kann, da die Kühlleitungen im Versorgungskanal bzw. im C-Bogenversorgungskanal entfallen.
Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, dass die Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmittels durch Umwälzeinheiten erhöht wird.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Nachfolgend wird ein Kühlsystem für eine Röntgeneinheit beschrieben, bei der mittels eines geschlossenen Kühlkreislaufs mit nur einem Kühlmedium die thermische Energie von Röntgenquelle und Hochspannungsteil abgeleitet wird.
In dem Ausführungsbeispiel ist ein C-bogenförmiger Rahmen C gezeigt. An dessen Enden sind eine Detektoreinheit D sowie eine Röntgeneinheit RE angeordnet. Der C-bogenförmige Rahmen C ist über ein Haltemittel HA mit weiteren Einrichtungen zur Positionierung einer mobilen C-Bogeneinheit CE verbunden. Beispielsweise ist die C-Bogeneinheit CE über die Haltemittel HA mit einer fahrbaren Einheit FE verbunden. An dem C-bogenförmigen Rahmen C, an dem die Röntgeneinheit RE angeordnet ist, ist ein eine Röntgenröhre R und einen Hochspannungstransformator HT aufnehmender Eintank E angeordnet. Die in diesem Ausführungsbeispiel eingesetzte Röntgeneinheit R kann beispielsweise eine in einem Glasgehäuse angeordnete Drehanodenröhre sein. Beide Komponenten, Röntgenröhre R und Hochspannungstransformator HT, sind wärmeintensive Einheiten. Dieser Eintank E ist mit einem Kühlmedium KM bzw. einer Kühlflüssigkeit gefüllt. Die in dem Eintank E angeordnete Röntgenröhre R und der Hochspannungstransformator HT sind ganz mit der Kühlflüssigkeit KM umgeben. Innerhalb des Eintanks E ist eine erste Umwälzeinheit UE angeordnet. Diese erste Umwälzeinheit UE hat dabei die Aufgabe, dass das in einer größeren Entfernung zur Röntgenröhre R befindliche Kühlmittel KM mit dem in der unmittelbaren Nähe der Röntgenröhre R befindliche Kühlmittel KM zu verwirbeln. In einer weiteren Ausgestaltung wird die erste Umwälzeinheit UE derart ausgebildet, dass eine sich im Eintank E sich einstellende Wärmekonvektion verstärkt wird. Mittels einer als Pumpe arbeitenden ersten Umwälzeinheit UE wird das nicht erwärmte Kühlmittel KM angesaugt und in den Bereich abgegeben in dem das Kühlmittel KM eine erhöhte Temperatur aufweist. Die als Pumpe eingesetzte erste Umwälzeinheit UE kann auch in umgekehrter Richtung arbeiten. D.h. das erwärmte Kühlmittel KM wird angesaugt und in den Bereich geringerer Erwärmung abgegeben. In einer weiteren Ausgestaltung sind eine zweite und/oder dritte Umwälzeinheit P1, P2 vorgesehen. Diese zweite Umwälzeinheit 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 Überbrückungsleitung L wieder an einer zweiten Stelle in den Eintank E einzuleiten. Das Ansaugen und Einspeisen des Kühlmittels KM kann in der Art erfolgen, dass damit eine Umwälzung des Kühlmittels KM verstärkt wird. Der Umwälzungsprozess kann noch durch eine dritte Umwälzeinheit P2, insbesondere bei einer Umlenkung des Kühlmittels KM durch Kanäle innerhalb der C-bogenförmigen Halterung, ergänzt 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 Röntgenröhre R das in der Leitung L geführte Kühlmittel 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 Röntgenröhre R entfernten Ort, gemessenen zweiten Temperatur T2 einen vorgebbaren Schwellwert unterschritten wird, in Kanäle KL der C-bogenförmigen Halterung umgelenkt wird. Die Kanäle KL, röhrenförmige Aussparungen, sind innerhalb der Wandungen der C-bogenförmigen Halterung C integriert. Das Profil eines Kanals KL kann zur größeren Wärmeableitung lamellenförmig in dem beispielsweise aus Aluminium hergestellten C-Bogenrahmen ausgebildet sein. Innerhalb der C-bogenförmigen Halterung ist ein Röhrensystem von koppelbaren Kanälen oder Kühlleitungen KL ausgebildet. Durch die direkte Einspeisung bzw. Integration der röhrenförmigen Aussparungen KL in dem Aluminium wird der C-Bogenrahmen als Kühlkörper direkt verwendet. Der Einsatz von Umwälzpumpen bzw. Pumpen erhöht die Fließgeschwindigkeit des Kühlmittels. Durch eine Kombination von verschiedenen Längen der integrierten röhrenförmigen Aussparungen KL in dem C-Bogenrahmen kann entsprechend einer aufzubringenden Kühlkapazität diese erhöht oder verringert werden. Mittels Weichen können die röhrenförmigen Aussparungen KL im C-Bogenrahmen so miteinander verbunden werden, dass das erwärmte Kühlmittel KM über das gesamte Profil verteilt wird und alle in das C-Bogenprofil integrierten Röhren KL durchströmt werden. Das gekühlte Kühlmittel KM wird über die Verteileinheit VE wieder über einen Zugang zum Eintank eingespeist. Zur Erhöhung der Fließgeschwindigkeit in den röhrenförmigen Aussparungen KL können weitere Umwälzeinheiten bzw. Umwälzpumpen UMP vorgesehen werden.
Zur Erhöhung der Ableitung der vom Kühlmittel KM aufgenommenen thermischen Wärme können innerhalb des C-Bogenprofils einfache Lüfter zur Erzeugung von Luftströmungen angeordnet werden. Über Öffnungen im C-Bogenprofil wird die kühlende Luft von außen angesaugt und in den Innenraum des hohlen C-Bogenprofils eingespeist. Die erwärmte Luft kann entweder über entsprechende Luftaustrittsöffnungen 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: Röntgenröhre
HT: Hochspannungstransformator
E: Eintank
HM: Haltemittel
FE: fahrbare Einheit
UE: erste Umwälzeinheit
P1, P2: zweite, dritte Umwälzeinheit
VE: Verteilereinheit
KM: Kühlmittel/Kühlmedium
T1: Temperatur des abgepumpten Kühlmittels
T2: Temperatur des zugeführten Kühlmittels
UMP: weitere Umwälzeinheit

Claims

Kühlsystem mit einem ein Kühlmittel (KM) und mindestens eine Röntgenröhre (R) aufweisenden Eintank (E), dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Umwälzeinheiten (UE, P1, P2) im Eintank vorgesehen sind, wobei eine erste Umwälzeinheit (UE) derart ausgebildet ist, dass sich eine Verwirbelung des Kühlmittels (KM) innerhalb des Eintanks (E) einstellt und dass eine zweiund/oder dritte Umwälzeinheit (P1, P2) das Kühlmittel (KM) zur Kühlung aus dem Eintank (E) pumpt und über integrierte Kanäle (L, KL) einer an dem Eintank befestigten C-bogenförmigen Halterung wieder in den Eintank (E) einspeist, wobei die Temperatur des abgepumpten und die Temperatur (T1, T2) des eingespeisten Kühlmittels (KM) bei Betrieb der Röntgenröhre (R) gemessen wird und wobei bei einer Unterschreitung einer vorgebbaren Temperaturdifferenz eine Verteileinheit (VE) derart angesteuert wird, dass das Kühlmittel (KM) in weitere Kanäle (KL) einer C-bogenförmigen Halterung (C) eines C-Bogens umgeleitet wird. 2. Kühlsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Längen der in dem C-Bogenprofil ausgeprägten Kanäle (KL) variierbar sind. 3. Kühlsystem nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine weitere Umwälzpumpe (UMP) innerhalb der im C-Bogenprofil (C) ausgeprägten Kanäle (KL) zur Erhöhung der Fließgeschwindigkeit vorgesehen ist.