DE19945415A1

DE19945415A1 - Cooling arrangement for x-ray emitter on rotatable gantry for computer tomograph

Info

Publication number: DE19945415A1
Application number: DE1999145415
Authority: DE
Inventors: Erich Hell; Christian Wolf
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1999-09-22
Filing date: 1999-09-22
Publication date: 2001-04-12

Abstract

The x-ray emitter has an x-ray source (2) on a gantry (1) rotatable about an axis (3). The cooling arrangement has an annular heat exchanger (9) rotatable with the gantry, in thermally conducting contact with the x-ray source and containing a heat exchange surface (10). The heat exchange surface has a structure that increases the surface for heat exchange.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kühleinrichtung für eine an einer um eine Drehachse drehbaren Gantry angeordnete Röntgenstrah lenquelle. Die Erfindung betrifft außerdem einen eine derar tige Kühleinrichtung aufweisenden Computertomographen.The invention relates to a cooling device for one at a X-ray arranged around a gantry rotatable about an axis of rotation lenquelle. The invention also relates to a derar computed tomograph having cooling device.

Die bei der Erzeugung von Röntgenstrahlung mit einer Röntgen strahlenquelle eingesetzte elektrische Energie wird zu ca. 99% in Wärmeenergie umgewandelt. Die im Betrieb der Röntgen strahlenquelle anfallende Wärme muß in der Regel in irgendei ner Weise von der Röntgenstrahlenquelle abgeführt werden, um die Röntgenstrahlenquelle über einen längeren Zeitabschnitt für radiologische Aufnahmen von einem Objekt betreiben zu können. Dies ist insbesondere dann erforderlich, wenn, wie z. B. bei der Computertomographie oder der Angiographie, hohe Röntgenleistungen benötigt werden.Those in the generation of x-rays with an x-ray electrical energy used becomes approx. 99% converted into thermal energy. The X-ray in operation Radiation source heat must usually in any ner way from the X-ray source to the X-ray source over a longer period of time operate for radiological recordings of an object can. This is particularly necessary if, such as. B. in computer tomography or angiography, high X-ray powers are needed.

Bei der Computertomographie kommt erschwerend hinzu, daß die Röntgenstrahlenquelle an einer sich während radiologischer Aufnahmen um eine Drehachse drehenden Gantry angeordnet ist. Während der Röntgenstrahlenquelle dabei die elektrische Ener gie relativ einfach über Schleifringe zuführbar ist, erweist sich die Abführung der im Betrieb der Röntgenstrahlenquelle anfallenden Wärme als problematisch. Die bisher in der Compu tertomographie eingesetzten, Drehanodenröntgenröhren aufwei senden Röntgenstrahler arbeiten derart, daß die im Betrieb der Drehanodenröntgenröhre anfallende Wärme im Anodenteller zwischengespeichert und vorwiegend über Wärmestrahlung an ein die Drehanodenröntgenröhre umgebendes, in einem Gehäuse des Röntgenstrahlers aufgenommenes Kühl- und Isolationsöl abgege ben wird. Das Kühl- und Isolationsöl zirkuliert dabei in der Regel in einem geschlossenen Kreislauf durch das Gehäuse des Röntgenstrahlers und einen mit der Gantry mitrotierenden er sten Wärmetauscher, der die Wärme an die die Gantry umgebende Luft abgibt. Ein relativ zu der Gantry ortsfester zweiter Wärmetauscher kühlt die erwärmte Luft um die Gantry ab und führt die aus der Luft aufgenommene Wärme z. B. an ein orts fest installiertes Kühlwassersystem ab.Computed tomography complicates the fact that the X-ray source at a while radiological Shots is arranged around a gantry rotating axis of rotation. The electrical energy is used during the X-ray source technology is relatively easy to feed via slip rings the removal of the X-ray source during operation accumulating heat as problematic. The previously in the Compu Tertomography, rotating anode X-ray tubes on X-ray emitters work in such a way that they are in operation the rotating anode X-ray tube in the anode plate temporarily stored and predominantly via thermal radiation the rotating anode x-ray tube, in a housing of the X-ray emitted cooling and insulation oil will. The cooling and insulation oil circulates in the Usually in a closed circuit through the housing of the X-ray tube and one that rotates with the gantry Most heat exchanger, which transfers the heat to the gantry Emits air. One stationary relative to the gantry Heat exchanger cools the warmed air around the gantry leads the heat absorbed from the air z. B. to a place permanently installed cooling water system.

Als nachteilig erweist sich bei einer derartigen Anordnung zur Kühlung der Drehanodenröntgenröhre, daß der größte Teil des Wärmeübergangs vom ersten Wärmetauscher zu der die Gantry umgebenden Luft sowie der größte Teil des Wärmeübergangs von der Luft auf den zweiten Wärmetauscher relativ stark lokal, und zwar auf die Umgebung des jeweiligen Aufenthaltsortes der Röntgenstrahlenquelle bzw. des ersten Wärmetauschers be schränkt ist, so daß die jeweils wirksame Fläche für den Wär meaustausch relativ gering ist.It proves to be disadvantageous in such an arrangement for cooling the rotating anode x-ray tube that the largest part the heat transfer from the first heat exchanger to the gantry surrounding air as well as most of the heat transfer from the air on the second heat exchanger is relatively local, namely on the environment of the respective location of the X-ray source or the first heat exchanger be is limited, so that the effective area for the heat exchange is relatively low.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Kühlein richtung der eingangs genannten Art derart auszuführen, daß die Abführung der im Betrieb von einer an einer Gantry ange ordneten Röntgenstrahlenquelle erzeugten Wärme verbessert ist. Eine weitere Aufgabe der Erfindung betrifft die Ausge staltung eines eine Röntgenstrahlenquelle aufweisenden Compu tertomographen derart, daß die im Betrieb von der an einer Gantry angeordneten Röntgenstrahlenquelle erzeugte Wärme in verbesserter Weise abgeführt wird.The invention is therefore based on the object of a cooler direction of the type mentioned in such a way that the removal of the in operation from a gantry ordered x-ray source heat improves is. Another object of the invention relates to the Design of a Compu having an X-ray source Tertomographs in such a way that the operation of the on one X-ray source arranged heat generated in gantry is dissipated in an improved manner.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch eine Kühl einrichtung für eine an einer um eine Drehachse drehbaren Gantry angeordnete Röntgenstrahlenquelle aufweisend einen er sten ringförmigen, an der Gantry angeordneten, mit der Gantry um die Drehachse drehbaren, mit der Röntgenstrahlenquelle wärmeleitend verbundenen und eine Wärmetauscherfläche aufwei senden Wärmetauscher. Die ringförmige, also der vorzugsweisen Form der Gantry angepaßte Ausbildung des ersten Wärmetau schers ermöglicht in einfacher Weise einen großflächigen Wär meübergang, der bei der Erzeugung von Röntgenstrahlung mit der Röntgenstrahlenquelle anfallenden Wärme vom ersten Wärme tauscher an die den ersten Wärmetauscher umgebende Luft, wo bei sich der Wärmeübergang über die gesamte Umfangsfläche des ersten ringförmigen Wärmetauschers vollzieht. Der Wärmeüber gang von der Röntgenstrahlenquelle auf den ersten Wärmetau scher ist zwar immer noch relativ lokal begrenzt, die Fläche für den Wärmeübergang vom ersten Wärmetauscher an die den er sten Wärmetauscher umgebende Luft ist jedoch derart vergrö ßert, daß die Abführung der Wärme deutlich verbessert ist. Während die Fläche für den Wärmeaustausch für heutige, an der Gantry vorgesehene Standard-Wärmetauscher ca. 0,1 m² beträgt, erhält man mit einem ringförmigen, an die Größe der Gantry angepaßten ersten Wärmetauscher mit einem Radius von ca. 0,5 m und einer Breite von ca. 0,1 m bereits die dreifache Fläche für den Wärmeaustausch.According to the invention, this object is achieved by a cooling device for an X-ray source arranged on a gantry rotatable about an axis of rotation having a first annular, arranged on the gantry, rotatable with the gantry about the axis of rotation, thermally conductively connected to the X-ray source and having a heat exchanger surface send heat exchanger. The annular, that is, the preferred shape of the gantry adapted formation of the first Wärmetau shear enables a large-scale heat transfer in a simple manner, the heat generated in the generation of X-rays with the X-ray source from the first heat exchanger to the air surrounding the first heat exchanger, where itself the heat transfer takes place over the entire circumferential surface of the first annular heat exchanger. The heat transfer from the X-ray source to the first heat exchanger is still relatively limited locally, but the area for heat transfer from the first heat exchanger to the air surrounding the most heat exchanger is increased such that the heat dissipation is significantly improved. While the area for the heat exchange for today's standard heat exchangers provided on the gantry is approx. 0.1 m ² , a ring-shaped first heat exchanger with a radius of approx. 0.5 m and adapted to the size of the gantry is obtained a width of approx. 0.1 m already triple the area for heat exchange.

Vorzugsweise ist der erste Wärmetauscher ringförmig um die Gantry angeordnet. Der erste Wärmetauscher kann jedoch auch in Richtung der Drehachse axial versetzt zu der Gantry mit vorzugsweise wenigstens im wesentlichen gleichem Radius wie die Gantry angeordnet sein. Da der erste Wärmetauscher zusam men mit der Gantry um die Drehachse drehbar ist, kann der Wärmeübergang von der Röntgenstrahlenquelle zu dem ersten Wärmetauscher in einfacher Weise durch Wärmeleitung bewerk stelligt werden, da keine sich relativ zueinander bewegende, Wärmebarrieren bildende Teile der Gantry und des ersten Wär metauschers vorhanden sind.The first heat exchanger is preferably annular around the Gantry arranged. The first heat exchanger can also axially offset to the gantry in the direction of the axis of rotation preferably at least substantially the same radius as the gantry should be arranged. Because the first heat exchanger together men can be rotated around the axis of rotation with the gantry, the Heat transfer from the X-ray source to the first Heat exchanger in a simple manner by heat conduction be made because there are no moving relative to each other, Parts of the gantry and the first heat forming heat barriers Metauschers are available.

Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfin dung weist die Wärmetauscherfläche des ersten Wärmetauschers die Oberfläche für den Wärmeaustausch vergrößernde Strukturen auf, wodurch der Wärmeübergang an die die Gantry umgebende Luft und somit die Abführung der Wärme von der Röntgenstrah lenquelle nochmals verbessert wird. Auf der Wärmetauscherflä che können beispielsweise wärmeleitend mit der Wärmetauscher fläche verbundene Kühlkörper angeordnet sein oder die Wärme tauscherfläche selbst weist durch eine entsprechende Formung und Struktur eine möglichst große Oberfläche auf. Gemäß einer Variante der Erfindung ist die Wärmetauscherfläche z. B. mä anderförmig ausgebildet.According to a particularly preferred embodiment of the Erfin manure has the heat exchanger surface of the first heat exchanger structures that enlarge the surface for heat exchange on, whereby the heat transfer to the surrounding the gantry Air and thus the dissipation of heat from the X-ray lenquelle is further improved. On the heat exchanger surface che can, for example, conduct heat with the heat exchanger surface-connected heat sink or heat exchanger surface itself has an appropriate shape and structure on the largest possible surface. According to one Variant of the invention is the heat exchanger surface z. B. mä trained differently.

Eine gleichmäßigere Verteilung der von der Röntgenstrahlen quelle erzeugten und von dem ersten Wärmetauscher aufgenomme nen Wärme über den ersten Wärmetauscher ergibt sich, wenn ge mäß einer Variante der Erfindung ein Kühlmedium in einem ge schlossenen Kreislauf durch den ersten Wärmetauscher strömt. Vorzugsweise strömt das Kühlmedium nicht nur durch den Wärme tauscher, sondern auch durch ein die Röntgenstrahlenquelle umgebendes Kühl- und Isolationsöl, wodurch sich eine gute Ab führung der von der Röntgenstrahlenquelle erzeugten Wärme und eine relativ gleichmäßige Verteilung der Wärme über den er sten Wärmetauscher verbunden mit einem großflächigen Wärme übergang von dem ersten Wärmetauscher auf die den Wärmetau scher umgebende Luft ergibt. Als Kühlmedium kann dabei z. B. das Kühl- und Isolationsöl verwendet werden.A more even distribution of the X-rays Source generated and received by the first heat exchanger Heat is generated via the first heat exchanger if ge According to a variant of the invention, a cooling medium in a ge closed circuit flows through the first heat exchanger. The cooling medium preferably does not only flow through the heat exchanger, but also through an X-ray source surrounding cooling and insulation oil, which makes a good Ab conduction of the heat generated by the x-ray source and a relatively even distribution of heat over it Most heat exchangers combined with a large area of heat transition from the first heat exchanger to the heat exchanger shear surrounding air. As a cooling medium z. B. the cooling and insulation oil are used.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht einen zweiten ringförmigen, wenigstens eine Wärmetauscherflä che aufweisenden Wärmetauscher vor, welcher mit dem ersten Wärmetauscher zusammenwirkt, wodurch die Abführung der von der Röntgenstrahlenquelle erzeugten Wärme nochmals verbessert wird. Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist der zweite Wärmetauscher relativ zu dem ersten Wärmetauscher ortsfest, wobei der zweite Wärmetauscher nach Varianten der Erfindung entweder ringförmig um den ersten Wärmetauscher angeordnet ist oder sich in Richtung der Drehachse axial versetzt an den ersten Wärmetauscher anschließt.A particularly preferred embodiment of the invention provides a second annular, at least one heat exchanger surface che heat exchanger, which with the first Heat exchanger interacts, thereby removing the from the heat generated by the X-ray source is further improved becomes. According to one embodiment of the invention, the second is Heat exchanger stationary relative to the first heat exchanger, wherein the second heat exchanger according to variants of the invention either arranged in a ring around the first heat exchanger is or axially offset in the direction of the axis of rotation to the first heat exchanger connects.

Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß auch die Wärmetauscherfläche des zweiten Wärmetauschers die Oberfläche für den Wärmeaustausch vergrößernde Strukturen aufweist. Vor zugsweise ist die Wärmetauscherfläche des zweiten Wärmetau schers nach einer Variante der Erfindung ebenfalls mäander förmig ausgebildet. An embodiment of the invention provides that the Heat exchanger surface of the second heat exchanger the surface has structures for heat exchange enlarging structures. Before preferably the heat exchanger surface of the second heat rope schers also meandering according to a variant of the invention shaped.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung liegen die Wärmetauscherflächen des ersten und zweiten Wärmetau schers durch einen Spalt wenigstens im wesentlichen konstan ter Breite voneinander getrennt einander gegenüber. Sind die Wärmetauscherflächen der Wärmetauscher dabei beispielsweise mäanderförmig oder in äquivalenter Weise ausgebildet, ergibt sich ein guter Wärmeübergang von dem ersten Wärmetauscher an die im Spalt befindliche Luft und von dieser auf den zweiten Wärmetauscher. Zudem wird durch eine derartige Ausgestaltung der Kühleinrichtung erreicht, daß der zweite Wärmetauscher nur mit einem verhältnismäßig geringen Nebenstrom nicht an dem ersten Wärmetauscher erhitzter Luft beaufschlagt wird. Dadurch bleibt an dem zweiten Wärmetauscher eine höhere Tem peraturdifferenz zwischen der Primär- und der Sekundärseite, also der die Wärme aufnehmenden, der Wärmetauscherfläche des ersten Wärmetauschers gegenüberliegenden Wärmetauscherfläche und der die Wärme beispielsweise an die den zweiten Wärmetau scher umgebende Luft abgebende Wärmetauscherfläche wirksam, die direkt proportional zur Kühlleistung ist.According to a preferred embodiment of the invention the heat exchanger surfaces of the first and second heat rope Schers through a gap at least substantially constant ter width separated from each other. Are the Heat exchanger surfaces of the heat exchangers, for example meandering or equivalent, results good heat transfer from the first heat exchanger the air in the gap and from this to the second Heat exchanger. In addition, such a configuration the cooling device reaches that the second heat exchanger only with a relatively low sidestream heated air is applied to the first heat exchanger. This leaves a higher temperature on the second heat exchanger temperature difference between the primary and secondary side, So the heat absorbing, the heat exchanger surface of the first heat exchanger opposite heat exchanger surface and the heat, for example, to the second heat rope effective heat exchanger surface releasing air, which is directly proportional to the cooling capacity.

Nach einer Variante der Erfindung ist der Spalt zwischen den Wärmetauscherflächen des ersten und zweiten Wärmetauschers mit einem Medium gefüllt, welches vorzugsweise eine hohe Wär meleitfähigkeit aufweist. Auf diese Weise kann der Wärmeüber gang von dem ersten Wärmetauscher auf den zweiten Wärmetau scher verbessert werden. Zwischen den beiden ringförmigen Wärmetauschern sind dabei Dichtmittel vorgesehen, welche den Austritt des Mediums aus dem Spalt verhindern.According to a variant of the invention, the gap between the Heat exchanger surfaces of the first and second heat exchangers filled with a medium, which is preferably a high heat has conductivity. In this way, the heat transfer transition from the first heat exchanger to the second heat exchanger be improved. Between the two ring-shaped Heat exchangers are provided, which seal the Prevent the medium from escaping from the gap.

Gemäß einer weiteren Variante der Erfindung strömt ein Kühl medium durch den zweiten Wärmetauscher, wodurch sich, wie im Falle des ersten Wärmetauschers, eine gleichmäßige Verteilung der Wärme über den zweiten Wärmetauscher und somit ein groß flächiger Wärmeübergang von dem zweiten Wärmetauscher, bei spielsweise an die den zweiten Wärmetauscher umgebende Luft, ergibt. According to a further variant of the invention, cooling flows medium through the second heat exchanger, which, as in the In the case of the first heat exchanger, an even distribution the heat through the second heat exchanger and thus a great one flat heat transfer from the second heat exchanger, at for example to the air surrounding the second heat exchanger, results.

Die weitere Aufgabe der Erfindung wird durch einen Computer tomographen gelöst, welcher eine der erfindungsgemäßen Kühl einrichtungen aufweist.The further object of the invention is achieved by a computer solved tomograph, which one of the cooling according to the invention has facilities.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den beigefügten schematischen Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:Embodiments of the invention are in the accompanying shown schematic drawings. Show it:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Kühleinrichtung mit einem er sten und einem zweiten ringförmigen Wärmetauscher und Fig. 1 shows a cooling device according to the invention with a he most and a second annular heat exchanger and

Fig. 2, 3 verschiedene Anordnungen des ersten und zweiten Wärmetauschers relativ zueinander und relativ zu der Gantry. Fig. 2, 3 different arrangements of the first and second heat exchangers relative to each other and relative to the gantry.

In Fig. 1 ist in schematischer, teilweise geschnittener Dar stellung eine erfindungsgemäße Kühleinrichtung für eine an einer ringförmig ausgebildeten Gantry 1 angeordnete Röntgen röhre 2 gezeigt. Die Gantry 1 ist im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels Teil eines nicht näher dargestellten Computertomographen und an dem Computertomographen um eine Drehachse 3 drehbar gelagert.In Fig. 1, a cooling device according to the invention for an arranged on a ring-shaped gantry 1 X-ray tube 2 is shown in a schematic, partially sectioned Dar position. In the case of the present exemplary embodiment, the gantry 1 is part of a computer tomograph (not shown in more detail) and is rotatably mounted on the computer tomograph about an axis of rotation 3 .

An der Gantry 1 sind ein Röntgenstrahler 4, welcher die be reits erwähnte Röntgenröhre 2 enthält, und ein Röntgenstrah lendetektor 5 einander gegenüberliegend angeordnet. Im Be trieb des Computertomographen rotiert die Gantry 1 um die Drehachse 3, wobei ein von der Röntgenröhre 2 ausgehendes fä cherförmiges Röntgenstrahlenbündel 6 ein Meßfeld 7 durch dringt und auf den Röntgenstrahlendetektor 5 auftrifft.On the gantry 1 , an X-ray emitter 4 , which contains the X-ray tube 2 already mentioned, and an X-ray detector 5 are arranged opposite one another. In operation of the computer tomograph, the gantry 1 rotates about the axis of rotation 3 , a fan-shaped x-ray beam 6 emanating from the x-ray tube 2 penetrating a measuring field 7 and striking the x-ray detector 5 .

Die elektrischen Anschlüsse der Röntgenröhre 2 und des De tektors 5 sind in an sich bekannter, nicht dargestellter Weise über Schleifringe bewerkstelligt. Das Gehäuse 8 des die Röntgenröhre 2 enthaltenden Röntgenstrahlers 4 ist in nicht näher dargestellter Weise mit einem Kühl- und Isolationsöl gefüllt, um die Röntgenröhre 2 in Betrieb des Computertomo graphen zu kühlen. The electrical connections of the X-ray tube 2 and the De tector 5 are accomplished in a known manner, not shown, via slip rings. The housing 8 of the X-ray tube 2 containing X-ray tube 4 is filled in a manner not shown with a cooling and insulating oil, graph-the x-ray tube 2 in operation of the Computertomo to cool.

Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist um die Gantry 1 ein erster, zusammen mit der Gantry 1 um die Dreh achse 3 drehbarer, ringförmiger Wärmetauscher 9 angeordnet, welcher eine mäanderförmig ausgebildete Wärmetauscherfläche 10 aufweist. Der Wärmetauscher 9 ist aus einem gut wärmelei tenden Material ausgebildet und weist im Falle des vorliegen den Ausführungsbeispiels in seinem Inneren eine spiralförmig durch den Wärmetauscher 9 verlaufende Kühlleitung 11 auf, welche im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels mit dem gleichen Kühl- und Isolationsöl wie der Röntgenstrahler 4 ge füllt ist. Die Kühlleitung 11 des Wärmetauschers 9 ist über Leitungen 12, 13 mit dem Gehäuse 8 des Röntgenstrahlers 4 verbunden, so daß das Kühl- und Isolationsöl durch die Kühl leitung 11 des Wärmetauschers 9 sowie durch das Gehäuse des Röntgenstrahlers 4 strömen kann. Die Zirkulation des Kühl- und Isolationsöls durch den Wärmetauscher 9 sowie den Rönt genstrahler 4 wird in nicht dargestellter Weise von einer Pumpe bewerkstelligt.In the case of the present exemplary embodiment, a first, together with the gantry 1 around the axis of rotation 3 rotatable, annular heat exchanger 9 is arranged around the gantry 1 , which has a meandering heat exchanger surface 10 . The heat exchanger 9 is formed from a good heat-insulating material and, in the case of the present exemplary embodiment, has in its interior a cooling line 11 which runs spirally through the heat exchanger 9 and which, in the present exemplary embodiment, has the same cooling and insulating oil as the X-ray emitter 4 is filled. The cooling line 11 of the heat exchanger 9 is connected via lines 12 , 13 to the housing 8 of the X-ray emitter 4 , so that the cooling and insulating oil can flow through the cooling line 11 of the heat exchanger 9 and through the housing of the X-ray emitter 4 . The circulation of the cooling and insulating oil through the heat exchanger 9 and the X-ray generator 4 is accomplished in a manner not shown by a pump.

Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist um den er sten Wärmetauscher 9 ein ebenfalls ringförmiger, mit dem er sten Wärmetauscher 9 zusammenwirkender zweiter Wärmetauscher 14 angeordnet. Der Wärmetauscher 14 ist relativ zu dem Wärme tauscher 9 ortsfest und weist eine erste Wärmetauscherfläche 15 auf, welche mäanderförmig ausgebildet ist. Die Wärmetau scherflächen 10, 15 des ersten und zweiten Wärmetauschers 9, 14 liegen durch einen Spalt 16 wenigstens im wesentlichen konstanter Breite voneinander getrennt einander gegenüber, so daß die mäanderförmigen Strukturen der Wärmetauscherflächen 10, 15 ineinandergreifen. Im Falle des vorliegenden Ausfüh rungsbeispiels ist der Spalt 16 mit einem flüssigen Medium zur Wärmeübertragung zwischen der Wärmetauscherfläche 10 und der Wärmetauscherfläche 15 gefüllt, welches eine hohe Wärme leitfähigkeit aufweist. Als Medium kommt beispielsweise Was ser oder Öl in Frage. In the case of the present embodiment, around the most heat exchanger 9, a likewise annular, with which he most heat exchanger 9 cooperating second heat exchanger 14 is arranged. The heat exchanger 14 is fixed relative to the heat exchanger 9 and has a first heat exchanger surface 15 which is meandering. The Wärmetau shear surfaces 10 , 15 of the first and second heat exchangers 9 , 14 are separated by a gap 16 at least substantially constant width from each other, so that the meandering structures of the heat exchanger surfaces 10 , 15 interlock. In the case of the present exemplary embodiment, the gap 16 is filled with a liquid medium for heat transfer between the heat exchanger surface 10 and the heat exchanger surface 15 , which has a high thermal conductivity. As a medium, for example, what water or oil comes into question.

Um den Austritt des flüssigen Mediums aus dem Spalt 16 zu verhindern, sind beidseitig der Wärmetauscher 9 und 14 ring förmige Dichtungsmittel 17, 18, z. B. Simmerringe, vorhanden.In order to prevent the escape of the liquid medium from the gap 16 , the heat exchanger 9 and 14 are ring-shaped sealing means 17 , 18 , z. B. Simmerrings, available.

Wie der Wärmetauscher 9 ist auch der Wärmetauscher 14 aus ei nem gut wärmeleitenden Material ausgebildet und weist im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels in seinem Inneren eine spiralförmig durch den Wärmetauscher 14 verlaufende Kühlleitung 19 auf, welche an ein ortsfest installiertes Kühlsystem 20 angeschlossen ist. Das Kühlsystem 20 verfügt in nicht dargestellter Weise über eine Pumpe, welche die Zirku lation von Kühlwasser durch die Kühlleitung 19 bewerkstel ligt.Like the heat exchanger 9 , the heat exchanger 14 is formed from a good heat-conducting material and, in the case of the present exemplary embodiment, has in its interior a cooling line 19 which runs spirally through the heat exchanger 14 and which is connected to a fixedly installed cooling system 20 . The cooling system 20 has, in a manner not shown, a pump which manages the circulation of cooling water through the cooling line 19 .

Im Betrieb des Computertomographen gibt die Röntgenröhre 2 Wärme an das sie umgebende, in dem Gehäuse 8 des Röntgen strahlers 4 aufgenommene Kühl- und Isolationsöl ab, welches durch das Gehäuse 8 des Röntgenstrahlers 4 und die Kühllei tung 11 des ersten Wärmetauschers 9 zirkuliert. Infolge der Zirkulation des Kühl- und Isolationsöls durch die Leitung 11 des Wärmetauschers 9 wird eine relativ gleichmäßige Vertei lung der Wärme über den ersten Wärmetauscher 9 erreicht. Über die mäanderförmige Wärmetauscherfläche 10 des Wärmetauschers 9 gibt dieser die aus dem Kühlmedium aufgenommene Wärme an das in dem Spalt 16 vorhandene flüssige, eine gute Wärmeleit fähigkeit aufweisende Medium ab. Das Medium überträgt die von ihm aufgenommene Wärme auf die Primärseite des ortsfesten Wärmetauschers 14, welcher die Wärme über seine mäanderförmig ausgebildete Wärmetauscherfläche 15 aufnimmt. Die von dem Wärmetauscher 15 aufgenommene Wärme wird schließlich an das durch den Wärmetauscher 15 strömende Kühlwasser sowie an die den Wärmetauscher 15 umgebende Luft sekundärseitig abgegeben.In operation of the computed tomography x-ray tube are 2 heat to the surrounding, within the housing 8 of the X-ray from the radiator 4 taken cooling and insulating oil 11 circulates the first heat exchanger 9 which tung through the housing 8 of the X-ray source 4 and the Kühllei. As a result of the circulation of the cooling and insulation oil through the line 11 of the heat exchanger 9 , a relatively uniform distribution of the heat through the first heat exchanger 9 is achieved. About the meandering heat exchanger surface 10 of the heat exchanger 9 , this gives off the heat absorbed from the cooling medium to the liquid in the gap 16 , which has a good thermal conductivity and medium. The medium transfers the heat absorbed by it to the primary side of the stationary heat exchanger 14 , which absorbs the heat via its meandering heat exchanger surface 15 . The heat absorbed by the heat exchanger 15 is finally released to the cooling water flowing through the heat exchanger 15 and to the air surrounding the heat exchanger 15 on the secondary side.

Die mäanderförmige Ausbildung der Wärmetauscherflächen 10 und 15 sowie die Wärmeleitung durch das in dem Spalt 16 vorhan dene Medium von der Wärmetauscherfläche 10 des ersten Wärme tauschers 9 zu der Wärmetauscherfläche 15 des zweiten Wärme tauschers 14 bewirkt eine effektive Abführung der von der Röntgenröhre 2 im Betrieb erzeugten Wärme, so daß hohe Dauer leistungen von 5 bis über 30 Kilowatt mit einem eine derar tige Kühleinrichtung aufweisenden Computertomographen er reicht werden können.The meandering design of the heat exchanger surfaces 10 and 15 and the heat conduction through the medium in the gap 16 existing from the heat exchanger surface 10 of the first heat exchanger 9 to the heat exchanger surface 15 of the second heat exchanger 14 causes an effective dissipation of those generated by the X-ray tube 2 in operation Heat, so that high continuous outputs of 5 to over 30 kilowatts can be achieved with a computer tomograph having such a cooling device.

Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist neben dem ersten Wärmetauscher 9 ein zweiter Wärmetauscher 14 zur Ab führung der während des Betriebes der Röntgenröhre 2 erzeug ten Wärme vorgesehen. Die erfindungsgemäße Kühleinrichtung muß jedoch nicht notwendigerweise den zweiten Wärmetauscher 14 enthalten. Vielmehr kann der zweite Wärmetauscher 14 ent fallen, wobei in diesem Fall im Betrieb des Computertomogra phen der erste Wärmetauscher 9 die von der Röntgenröhre 2 aufgenommene Wärme an die ihn umgebende Luft abgibt. Aufgrund der mäanderförmigen Ausbildung der Wärmetauscherfläche 10 wird dabei ein großflächiger Wärmeübergang von dem Wärmetau scher 9 auf die ihn umgebende Luft und somit eine effektive Kühlung der Röntgenröhre 2 erreicht. Eine derartige Ausfüh rung eines Computertomographen ist z. B. für Materialuntersu chungen in Industriehallen geeignet, bei denen keine hohen Anforderungen an die Hygiene gestellt werden.In the case of the present embodiment, in addition to the first heat exchanger 9, a second heat exchanger 14 is provided for guiding the heat generated during operation of the X-ray tube 2 . However, the cooling device according to the invention does not necessarily have to contain the second heat exchanger 14 . Rather, the second heat exchanger 14 can fall, in which case, during operation of the computer tomograph, the first heat exchanger 9 releases the heat absorbed by the X-ray tube 2 to the surrounding air. Due to the meandering design of the heat exchanger surface 10 , a large-scale heat transfer from the Wärmetau shear 9 to the surrounding air and thus effective cooling of the X-ray tube 2 is achieved. Such Ausfüh tion of a computer tomograph is such. B. suitable for Materialuntersu in industrial halls, where no high demands are placed on hygiene.

Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels strömt das Kühl- und Isolationsöl des Röntgenstrahlers 4 durch die Kühl leitung 11 des Wärmetauschers 9, was nicht notwendigerweise der Fall sein muß. Vielmehr kann auch ein zusätzliches von dem Kühl- und Isolationsöl des Röntgenstrahlers 4 verschiede nes Kühlmedium vorhanden sein, welches durch den Wärmetau scher 9 und das Gehäuse 8 des Röntgenstrahlers 4 strömt, wo bei in diesem Fall die Leitung 11 beispielsweise spiralförmig durch das Gehäuse 8 des Röntgenstrahlers 4 verläuft, um eine Vermischung des Kühlmediums mit dem Kühl- und Isolationsöl des Röntgenstrahlers 4 zu vermeiden und einen möglichst groß flächigen Wärmeübergang vom Kühl- und Isolationsöl des Rönt genstrahlers 4 auf das Kühlmedium des Wärmetauschers 9 zu er möglichen. In the case of the present embodiment, the cooling and insulating oil of the X-ray source 4 flows through the cooling line 11 of the heat exchanger 9 , which need not necessarily be the case. Rather, there may also be an additional cooling medium that is different from the cooling and insulating oil of the X-ray emitter 4 , which flows through the shear 9 and the housing 8 of the X-ray emitter 4 , where in this case the line 11, for example, spirally through the housing 8 of the X-ray tube 4 extends, in order to avoid a mixing of the cooling medium to the cooling and insulating oil of the X-ray source 4, and a possible large-area heat transfer from the cooling and insulating oil of Rönt genstrahlers 4 to the cooling medium of the heat exchanger 9 to he possible.

Darüber hinaus muß die Wärmetauscherfläche 10 des Wärmetau schers 9 sowie die Wärmetauscherfläche 15 des Wärmetauschers 14 nicht notwendigerweise mäanderförmig ausgebildet sein. Vielmehr können die Wärmetauscherflächen auch andere, mitein ander verzahnte, durch einen engen Spalt wenigstens im we sentlicher konstanter Breite voneinander getrennte Strukturen aufweisen. Im übrigen kann auch die Sekundärseite des Wärme tauschers 14 mit die Oberfläche für den Wärmeübergang vergrö ßernden Strukturen versehen sein.In addition, the heat exchanger surface 10 of the Wärmetau shear 9 and the heat exchanger surface 15 of the heat exchanger 14 need not necessarily be meandering. Rather, the heat exchanger surfaces can also have other structures that are interlocked with one another and separated by a narrow gap at least in a substantially constant width. Otherwise, the secondary side of the heat exchanger 14 can be provided with the surface for the heat transfer enlarging structures.

Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist der Wärme tauscher 9 um die Gantry 1 und der Wärmetauscher 14 um den Wärmetauscher 9 angeordnet. Die Fig. 2 und 3 zeigen alterna tive Anordnungen von Wärmetauschern relativ zueinander und relativ zu der Gantry 1.In the case of the present embodiment, the heat exchanger 9 is arranged at the gantry 1 and the heat exchanger 14 around the heat exchanger. 9 Figs. 2 and 3 show alterna tive arrangements of heat exchangers relative to one another and relative to the gantry 1.

In Fig. 2 ist ein Wärmetauscher 9.1 axial in Richtung der Drehachse 3 versetzt zu der Gantry 1 und ein Wärmetauscher 14.1 axial in Richtung der Drehachse 3 versetzt zu dem Wärme tauscher 9.1 angeordnet.In Fig. 2, a heat exchanger 9.1 is axially offset in the direction of the axis of rotation 3 to the gantry 1 and a heat exchanger 14.1 axially offset in the direction of the axis of rotation 3 to the heat exchanger 9.1 .

In Fig. 3 ist eine relativ zu der Gantry 1 axial in Richtung der Drehachse 3 versetzte Anordnung eines Wärmetauschers 9.2 gezeigt, um den ein Wärmetauscher 14.2 angeordnet ist. FIG. 3 shows an arrangement of a heat exchanger 9.2 which is offset axially in the direction of the axis of rotation 3 relative to the gantry 1 and around which a heat exchanger 14.2 is arranged.

Auch bei derartigen modifizierten Anordnungen von Wärmetau schern relativ zueinander sowie relativ zu der Gantry 1 kom men die Vorteile der Erfindung voll zur Wirkung, welche in einer verbesserten Abführung der im Betrieb der Röntgenröhre 2 erzeugten Wärme resultieren.Even with such modified arrangements of Wärmetau shear relative to each other and relative to the gantry 1 come fully to the advantage of the invention, which result in an improved dissipation of the heat generated during operation of the X-ray tube 2 .

Claims

1. Cooling device for an x-ray source ( 2 ) arranged on a gantry ( 1 ) rotatable about an axis of rotation ( 3 ), comprising a first annular, arranged on the gantry ( 1 ), with the gantry ( 1 ) about the axis of rotation ( 3 ) rotatable, with the X-ray source ( 2 ) thermally connected and having a heat exchanger surface ( 10 ) having heat exchanger

2. Cooling device according to claim 1, wherein the Wärmetau shear surface ( 10 ) of the first heat exchanger ( 9 ) has the surface for heat exchange increasing structures.

3. Cooling device according to claim 2, wherein the Wärmetau shear surface ( 10 ) of the first heat exchanger ( 9 ) is meandering.

4. Cooling device according to one of claims 1 to 3, in which a cooling medium flows through the first heat exchanger ( 9 ).

5. Cooling device according to one of claims 1 to 4, which comprises a second annular, at least one heat exchanger surface ( 15 ) having heat exchanger ( 14 ) which cooperates with the first heat exchanger ( 9 ).

6. Cooling device according to claim 5, wherein the second heat exchanger ( 14 ) is fixed relative to the first heat exchanger ( 9 ).

7. Cooling device according to claim 5 or 6, wherein the second heat exchanger ( 14 ) is arranged annularly around the first heat exchanger ( 9 ).

8. Cooling device according to claim 5 or 6, in which the second heat exchanger ( 14 ) is axially offset, the first heat exchanger ( 9 ) is then arranged.

9. Cooling device according to one of claims 5 to 8, wherein the heat exchanger surface ( 15 ) of the second heat exchanger ( 14 ) has the surface for the heat exchange increasing structures.

10. Cooling device according to claim 9, wherein the Wärmetau shear surface ( 15 ) of the second heat exchanger ( 14 ) is formed meandering.

11. Cooling device according to one of claims 5 to 10, wherein the heat exchanger surfaces ( 10 , 15 ) of the first and second heat exchangers ( 9 , 14 ) through a gap ( 16 ) at least substantially constant width separated from each other.

12. Cooling device according to claim 11, wherein the gap ( 16 ) between the heat exchanger surfaces ( 10 , 15 ) of the first and second heat exchangers ( 9 , 14 ) is filled with a medium.

13. Cooling device according to one of claims 5 to 12, in which a cooling medium flows through the second heat exchanger ( 14 ).

14. Computer tomograph having a cooling device after one of claims 1 to 13.