DE10319735A1

DE10319735A1 - Drehkolbenstrahler

Info

Publication number: DE10319735A1
Application number: DE2003119735
Authority: DE
Inventors: Eberhard Dr. Lenz
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Healthcare GmbH
Priority date: 2003-04-30
Filing date: 2003-04-30
Publication date: 2004-12-02
Anticipated expiration: 2023-05-01
Also published as: DE10319735B4

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Drehkolbenstrahler, bei dem ein um eine Achse (A) drehbares, eine Strahlenquelle aufnehmendes Gehäuse (1) von einem weiteren ein Kühlmittel (F) aufnehmenden Gehäuse (5) umgeben ist, wobei eine im Kontakt mit dem Kühlmittel (F) befindliche Außenseite (6) des Gehäuses (1) zumindest abschnittsweise Ausnehmungen (11) und/oder Erhebungen (12) aufweist, welche bei einer Drehung des Gehäuses (1) der Bildung von Querwirbeln im Kühlmittel (F) entgegenwirken.

Description

Die Erfindung betrifft einen Drehkolbenstrahler, bei dem ein um eine Achse drehbares, eine Strahlenquelle aufnehmendes Gehäuse von einem weiteren ein Kühlmittel aufnehmenden Gehäuse umgeben ist.

Ein derartiger Drehkolbenstrahler ist beispielsweise aus der US 6,181,771 B1 bekannt.

Bei dem bekannten Drehkolbenstrahler tritt das Problem auf, dass beim Drehen eines die Strahlenquelle aufnehmenden Gehäuses im Kühlmittel reibungsbedingt Wärme gebildet wird. Eine dadurch bedingte Temperaturerhöhung des Kühlmittels ist im Hinblick auf eine weitere Steigerung der Leistung von Drehkolbenstrahlern unerwünscht.

Zur Verminderung der durch die Drehung des Gehäuses im Kühlmittel verursachten Abwärme ist es aus der DE 198 51 853 C1 bekannt, sowohl das die Röntgenquelle aufnehmende Gehäuse als auch ein weiteres das Kühlmittel umgehende Gehäuse zu rotieren. Das erfordert allerdings einen hohen Herstellungsaufwand.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile nach dem Stand der Technik zu beseitigen. Es soll insbesondere ein möglichst einfach herzustellender Drehkolbenstrahler angegeben werden, der beim Betrieb möglichst wenig Abwärme im Kühlmittel erzeugt.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 7.

Nach Maßgabe der Erfindung ist vorgesehen, dass eine im Kontakt mit dem Kühlmittel befindliche Außenseite des Gehäuses zumindest abschnittsweise Ausnehmungen und/oder Erhebungen aufweist, welche bei einer Drehung des Gehäuses der Bildung von Querwirbeln im Kühlmitteln entgegenwirken. Damit wird auf einfache und kostengünstige Weise die Reibung zwischen dem Gehäuse und dem Kühlmittel verringert. Zusätzlich wird die im Kühlmittel erzeugte Reibungswärme verringert.

Unter "Querwirbeln" werden Strömungen im Kühlmittel verstanden, welche bei einer Drehung des Gehäuses im Kühlmittel verursacht werden und nicht parallel zur Rotationsrichtung des Gehäuses verlaufen. Solche Querwirbel bilden sich bei einer Drehung der nach dem Stand der Technik bekannten Drehkolbenstrahler mit einer glatten Gehäuseaußenseite im Kühlmittel. In Abkehr vom Stand der Technik ist erfindungsgemäß die Außenseite des Gehäuses nicht glatt ausgebildet. Die Ausnehmungen und/oder Erhebungen können grundsätzlich sämtliche geeigneten geometrischen Formen annehmen. Die jeweiligen Formen sind empirisch in Abhängigkeit der Drehgeschwindigkeit des Gehäuses und der Viskosität des Kühlmittels zu ermitteln. So können beispielsweise muldenförmige oder auch lang gestreckte Ausnehmungen an der Außenseite des Gehäuses vorgesehen sein.

Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung sind die Ausnehmungen und/oder Erhebungen an einer Umfangsfläche des Gehäuses ausgebildet. Nach einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung sind die Ausnehmungen und/oder Erhebungen an einem Boden und/oder Deckel des Gehäuses konzentrisch oder spiralförmig bezüglich der Achse ausgebildet. Am Boden und/oder Deckel können auch mehrere spiralförmige Ausnehmungen und/oder Erhebungen vorgesehen sein. Die Ausnehmungen und/oder Erhebungen am Boden und/oder am Deckel des Gehäuses können umlaufend ausgebildet sein.

Weiter hat sich als zweckmäßig erwiesen, dass die Ausnehmungen und/oder Erhebungen ein V-, U-förmiges oder rechteckiges Profil aufweisen. Sie können aber auch wellenförmig ausgebildet sein. Die Ausnehmungen und/oder Erhebungen können eine Tiefe bzw. eine Höhe von höchstens 5 mm aufweisen. Die an der Umfangsfläche vorgesehenen umlaufenden Ausnehmungen und/oder Erhebungen weisen zweckmäßigerweise einen axialen Abstand von höchstens 10 mm auf.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Querschnittsansicht eines Drehkolbenstrahlers,
2a–d verschiedene Gehäuseprofile und
3a, b Oberflächenstrukturen des Deckels und/oder des Bodens des Gehäuses.
In 1 ist schematisch im Querschnitt ein Drehkolbenstrahler gezeigt. In einem Gehäuse 1 sind eine Anode 2 und gegenüberliegend eine Kathode 3 angeordnet. Das Gehäuse 1 ist mittels Lager 4 drehbar um eine Achse A gelagert. Das Gehäuse 1 ist von einem weiteren Gehäuse 5 umgeben. Mit dem Bezugszeichen F ist ein flüssiges Kühlmittel bezeichnet, welches in herkömmlicher Form in den zwischen dem Gehäuse 1 und dem weiteren Gehäuse 5 gebildeten Raum zu- und abgeführt wird und eine Außenseite 6 des Gehäuses 1 umströmt. Ein Elektronenstrahl E trifft im Punkt FS auf die Anode 2. Der Elektronenstrahl E wird mit (hier nicht gezeigten) Magneten auf den Punkt FS abgelenkt.
Die Außenseite 6 des Gehäuses 1 besteht aus einer Umfangsfläche 8 sowie einem durch die Anode 2 gebildeten Deckel 9 und einem Boden 10. An der Umfangsfläche 8 sind rillenförmige umlaufende Ausnehmungen 11 vorgesehen. Desgleichen weisen der Deckel 9 und der Boden 10, wie z. B. in 3a gezeigt ist, konzentrische Ausnehmungen 11 auf.
Die Ausnehmungen 11 können eine Tiefe von z.B. 0,1 bis 5,0 mm aufweisen. Sie können in unterschiedlichen Profilgeometrien ausgebildet sein. In den 2a bis 2d sind beispielhaft verschiedene Profilgeometrien gezeigt. An der Umfangsfläche 8 weisen die Ausnehmungen 11 zweckmäßigerweise einen axialen Abstand im Bereich von 1,0 bis 5,0 mm auf. Die Ausbildung und Anordnung der Ausnehmungen 11 ist im Hinblick auf eine minimale Reibung der Außenseite 6 des Gehäuses 1 gegenüber dem Kühlmittel F angepasst. Um eine möglichst weitgehende Bildung von Querwirbeln beim Drehen des Gehäuses 1 im Kühlmittel F zu erzielen, ist in Abhängigkeit der Viskosität des verwendeten Kühlmittels F die Tiefe und die geometrische Ausbildung der Ausnehmungen 11 entsprechend anzupassen.
Zwischen den Ausnehmungen 11 sind jeweils Erhebungen 12 gebildet. Diese können stegartig ausgebildet sein. Der höchste Punkt dieser Erhebungen 12 kann spitz, stumpf oder gerundet ausgebildet sein.
Die Funktion des Drehkolbenstrahlers ist folgende: Infolge des Vorsehens der Ausnehmungen 11 und/oder der Erhebungen 12 wird bei einer Drehung des Gehäuses 1 die Bildung von Querwirbeln verringert. Querwirbel sind solche Strömungen im Kühlmittel F, welche nicht parallel zu einer mit D bezeichneten Drehrichtung gerichtet sind. Infolgedessen wird die Reibung zwischen dem Kühlmittel F und der Außenseite 6 des Gehäuses 1 um 5 bis 10% herabgesetzt. Die in das Kühlmittel F abgegebene Reibungswärme vermindert sich entsprechend. Der Drehkolbenstrahler kann mit einer höheren Leistung betrieben werden, und die Antriebsleistung kann verringert werden.

Claims

Drehkolbenstrahler, bei dem ein um eine Achse (A) drehbares, eine Strahlenquelle aufnehmendes Gehäuse (1) von einem weiteren ein Kühlmittel (F) aufnehmenden Gehäuse (5) umgeben ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine im Kontakt mit dem Kühlmittel (F) befindliche Außenseite (6) des Gehäuses (1) zumindest abschnittsweise Ausnehmungen (11) und/oder Erhebungen (12) aufweist, welche bei einer Drehung des Gehäuses (1) der Bildung von Querwirbeln im Kühlmittel (F) entgegenwirken.
Drehkolbenstrahler nach Anspruch 1, wobei die Ausnehmungen (11) und/oder Erhebungen (12) umlaufend an einer Umfangsfläche (8) des Gehäuses (1) ausgebildet sind.
Drehkolbenstrahler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ausnehmungen (11) und/oder Erhebungen (12) an einem Boden (10) und/oder Deckel (9) des Gehäuses (1) konzentrisch oder spiralförmig bezüglich der Achse (A) ausgebildet sind.
Drehkolbenstrahler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ausnehmungen (11) und/oder Erhebungen (12) am Boden (10) und/oder am Deckel (9) des Gehäuses (1) umlaufend ausgebildet sind.
Drehkolbenstrahler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ausnehmungen (11) und/oder Erhebungen (12) ein V-, U-förmiges oder rechteckiges Profil aufweisen.
Drehkolbenstrahler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ausnehmungen (11) und/oder Erhebungen (12) eine Tiefe bzw. Höhe von höchstens 5 mm aufweisen.
Drehkolbenstrahler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die an der Umfangsfläche (8) vorgesehenen umlau fenden Ausnehmungen (11) und/oder Erhebungen (12) eine axialen Abstand von höchstens 10 mm aufweisen.