DE102012217567A1 - Cooling device for cooling gantry of computer tomography utilized in e.g. medical engineering, has coolant spacer comprising line sections that run in tangential direction of rotor, where line sections are arranged parallel to each other - Google Patents

Abstract

The device has a gantry housing (2) comprising a supporting frame (13) i.e. tilting frame, and a rotor (4) comprising an X-ray source and rotated relative to the housing. The rotor comprises a coolant spacer that is formed as a pipe winding (8) at circumference of the rotor. The coolant spacer has line sections (9) that run in a tangential direction of the rotor, where the line sections are arranged parallel to each other. The X-ray source and the pipe winding are fastened to a rotatable frame (5) that carries a heat insulation (11) lying between the X-ray source and the pipe winding.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kühleinrichtung einer Gantry eines Computertomographen. Ein Computertomograph ist zur röntgentechnischen Erzeugung von Schnittbildern, insbesondere in der Medizintechnik, ausgebildet. Ebenso sind Computertomographen in der zerstörungsfreien Materialprüfung einsetzbar. The invention relates to a cooling device of a gantry of a computer tomograph. A computer tomograph is designed for the X-ray generation of sectional images, in particular in medical technology. Likewise, computer tomographs can be used in non-destructive material testing.

Die Gantry eines Computertomographen umfasst ein im Wesentlichen ringförmiges, nicht rotierendes Teil, allgemein als Gantrygehäuse bezeichnet. Das Gantrygehäuse weist allgemein einen festen Tragrahmen auf, an dem Verkleidungselemente oder Strömungsbleche befestigt sind. Am Tragrahmen wiederum ist ein im Betrieb des Computertomographen rotierendes, ebenfalls im Wesentlichen ringförmiges Teil, allgemein als Rotor der Gantry bezeichnet, mittels einer geeigneten Lagerung, beispielsweise Wälzlagerung, gelagert. Alternativ zur direkten Lagerung kann der Rotor auch über einen Kipprahmen und damit kippbar am Tragrahmen befestigt sein. Der Rotor wiederum umfasst einen als Drum bezeichneten Drehrahmen, an dem alle rotierenden Komponenten befestigt sind, insbesondere mindestens ein Röntgenstrahler sowie mindestens ein mit diesem zusammenwirkender Detektor. Der Drehrahmen besteht üblicherweise aus einem Metallguss, insbesondere Aluminiumguss. The gantry of a computed tomograph includes a substantially annular, non-rotating member, commonly referred to as a gantry housing. The gantry housing generally has a fixed support frame to which trim elements or flow plates are attached. On the support frame in turn is a rotating during operation of the computed tomography, also substantially annular part, generally referred to as a rotor of the gantry, by means of a suitable storage, for example roller bearings stored. As an alternative to direct mounting, the rotor can also be attached to the support frame via a tilting frame and thus tiltable. The rotor in turn comprises a rotating frame designated as a drum, to which all rotating components are fastened, in particular at least one X-ray emitter and at least one detector cooperating therewith. The rotating frame usually consists of a metal casting, in particular cast aluminum.

In einem Computertomographen als röntgentechnischem Gerät wird der größte Teil der zum Betrieb des Röntgenstrahlers benötigten elektrischen Leistung in Wärme und nur ein relativ geringer Anteil in Röntgenstrahlung umgesetzt. Aus diesem Grund ist für eine ausreichende Kühlung des Röntgenstrahlers zu sorgen, welche beispielsweise durch eine Luftkühlung in der Gantry realisierbar ist. In a computer tomograph as a X-ray device, the majority of the electrical power required for operating the X-ray source is converted into heat and only a relatively small proportion is converted into X-radiation. For this reason, care must be taken to ensure sufficient cooling of the X-ray emitter, which can be achieved for example by air cooling in the gantry.

Aus der DE 10 2005 041 538 B4 ist eine Gantry eines Computertomographen bekannt, welche einen Tragring zur Lagerung eines rotierbaren Drehwagens umfasst, wobei der Tragring einen Kühlkanal zur Zuführung eines Kühlmittels, nämlich Luft, zu dem Drehwagen aufweist. Der Kühlkanal weist eine Mehrzahl an Durchlässen und einen in Umfangsrichtung variierenden Querschnitt auf, wobei der variierende Querschnitt an die im Kühlkanal abnehmende Menge an Kühlmittel anpassbar ist. From the DE 10 2005 041 538 B4 a gantry of a computer tomograph is known, which comprises a support ring for supporting a rotatable rotary carriage, wherein the support ring has a cooling channel for supplying a coolant, namely air, to the rotary carriage. The cooling passage has a plurality of passages and a circumferentially varying cross section, wherein the varying cross section is adaptable to the decreasing in the cooling passage amount of coolant.

Die DE 103 04 661 B4 offenbart ein weiteres Verfahren zur Kühlung einer Gantry eines Computertomographen durch Luftkühlung. In diesem Fall ist das Gantrygehäuse mittels eines Lagers an einem stationären Teil des Computertomographen kippbar gelagert. Eine Kühlgaszuführeinrichtung ist dazu vorgesehen, im Bereich des Lagers einen Kühlgasstrom von dem stationären Teil in das Gantrygehäuse zu leiten. The DE 103 04 661 B4 discloses another method for cooling a gantry of a computer tomograph by air cooling. In this case, the gantry housing is tiltably mounted by means of a bearing on a stationary part of the computer tomograph. A Kühlgaszuführeinrichtung is provided to direct a cooling gas flow from the stationary part in the gantry housing in the region of the bearing.

Die WO 2008/052735 A1 betrifft ein Kühlmodul, insbesondere zur Kühlung eines medizinischen Gerätes. Auch in diesem Fall kann es sich bei dem medizinischen Gerät um einen Computertomographen handeln, wobei das Kühlmodul die Innenluft in dessen Gantry kühlt. Das Kühlmodul weist einen Gas-Flüssigkeits-Wärmetauscher, einen Ventilator, sowie eine zumindest teilweise in diesen integrierte Steuereinheit auf. The WO 2008/052735 A1 relates to a cooling module, in particular for cooling a medical device. In this case too, the medical device can be a computer tomograph, with the cooling module cooling the inside air in its gantry. The cooling module has a gas-liquid heat exchanger, a fan, as well as an at least partially integrated in this control unit.

Aus der DE 199 45 413 A1 ist eine weitere Kühleinrichtung für eine Gantry eines Computertomographen bekannt, welche mindestens einen von einem flüssigen Medium durchströmten Wärmetauscher aufweist. Bei dem flüssigen Medium kann es sich um ein eine Röntgenstrahlenquelle des Computertomographen umgebendes Kühl- und Isolationsöl handeln. Der Wärmetauscher, welcher insgesamt annähernd eine Ringform hat, ist aus einzelnen quaderförmigen Wärmetauscherelementen zusammengesetzt, wie sie in der Kfz-Industrie verwendet werden. From the DE 199 45 413 A1 a further cooling device for a gantry of a computer tomograph is known which has at least one of a liquid medium flowed through the heat exchanger. The liquid medium can be a cooling and insulating oil surrounding an X-ray source of the computer tomograph. The heat exchanger, which has a total approximately an annular shape, is composed of individual cuboid heat exchanger elements, as used in the automotive industry.

Die DE 2010 013 604 A1 offenbart ebenfalls einen Computertomographen mit Flüssigkeitskühlung. Auf dem Rotor der Gantry des Computertomographen sind mindestens eine Röntgenröhre sowie ein Flüssigkeitskühlsystem angeordnet. Das Flüssigkeitskühlsystem erstreckt sich über verschieden große Abstände von der Rotationsachse, so dass in unterschiedlichem Maße Zentrifugalkräfte auftreten. Zur Druckerhöhung im Kühlsystem ist ein mitrotierendes Ausgleichsvolumen vorgesehen, das durch ein Masseelement derart belastet wird, dass fliehkraftbedingt der Druck auf die Kühlflüssigkeit erhöht wird. The DE 2010 013 604 A1 also discloses a computer tomograph with liquid cooling. At least one X-ray tube and a liquid cooling system are arranged on the rotor of the computer tomograph gantry. The liquid cooling system extends over different distances from the axis of rotation, so that centrifugal forces occur to varying degrees. To increase the pressure in the cooling system, a co-rotating compensation volume is provided, which is loaded by a mass element in such a way that the pressure on the cooling fluid is increased due to centrifugal force.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kühleinrichtung einer Gantry eines Computertomographen gegenüber dem genannten Stand der Technik weiterzuentwickeln, insbesondere platzsparend zu gestalten. The invention has for its object to further develop a cooling device of a gantry of a computer tomograph over the cited prior art, in particular to make space-saving.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Kühleinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. This object is achieved by a cooling device with the features of claim 1.

Diese Kühleinrichtung dient der Kühlung einer Gantry eines Computertomographen, welche ein Gantrygehäuse und einen relativ zu diesem rotierbaren, eine Röntgenquelle und mindestens eine Kühlmittelleitung aufweisenden Rotor umfasst, wobei die Kühlmittelleitung als Rohrwicklung am Umfang des Rotors, insbesondere am Umfang des Drehrahmens ausgebildet ist und mehrere parallel zueinander angeordnete, in Tangentialrichtung des Rotors verlaufende Leitungsabschnitte aufweist. Die aus in Tangentialrichtung verlaufenden Leitungsabschnitten aufgebaute Rohrwicklung bildet dabei einen Wärmetauscher, welcher beim Betrieb des Computertomographen Wärme an die Umgebungsluft abgibt. Die durch den Wärmetauscher erwärmte Luft kann beispielsweise aus dem Computertomographen abgeführt und/oder innerhalb des Computertomographen mittels eines weiteren, stationären Wärmetauschers abgekühlt werden. This cooling device is used to cool a gantry of a computer tomograph, which comprises a gantry housing and a rotatable relative to this, an X-ray source and at least one coolant line having rotor, wherein the coolant line is formed as a tube winding on the circumference of the rotor, in particular on the circumference of the rotary frame and a plurality of parallel having mutually arranged, extending in the tangential direction of the rotor line sections. The tube winding constructed from the line sections extending in the tangential direction forms a heat exchanger, which during operation of the Computer tomographs give off heat to the ambient air. The air heated by the heat exchanger can be removed, for example, from the computed tomography and / or cooled within the computer tomograph by means of another, stationary heat exchanger.

Eine besonders platzsparende Gestaltung des Wärmetauschers am Rotor der Gantry ist in Ausführungsformen gegeben, bei denen die in Umfangsrichtung verlaufenden Leitungsabschnitte des Wärmetauschers einlagig am Umfang des Rotors angeordnet sind. A particularly space-saving design of the heat exchanger on the rotor of the gantry is given in embodiments in which the circumferentially extending line sections of the heat exchanger are arranged in one layer on the circumference of the rotor.

Gemäß einer alternativen Ausführungsform sind die Leitungsabschnitte mehrlagig am Umfang des Rotors angeordnet. In diesem Fall ist die Kühlleistung im Vergleich zur erstgenannten Ausführungsform bei nur moderatem Mehrbedarf an Bauraum deutlich erhöht. According to an alternative embodiment, the line sections are arranged in multiple layers on the circumference of the rotor. In this case, the cooling capacity is significantly increased compared to the first-mentioned embodiment with only moderate additional need for space.

In beiden Fällen zeichnet sich der als Röhrenkühler ausgebildete Wärmetauscher aufgrund der möglichen Ausnutzung der gesamten, im wesentlichen zylindrischen Umfangsfläche des Drehrahmens des Rotor als Montagefläche für die den Wärmetauscher bildenden Leitungsabschnitte durch ein großes Speichervolumen und damit insbesondere durch eine sehr hohe kurzfristig aufnehmbare, durch die Röntgenquelle oder Röntgenquellen erzeugte thermische Spitzenleistung aus. Gleichzeitig ist auch die permanent von der als Rohrwicklung ausgebildeten Kühlmittelleitung an die Umgebung abführbare thermische Leistung aufgrund der außenliegenden, den Umfang des Drehrahmen des Rotors zumindest abschnittsweise, bevorzugt vollständig umschließenden, von vorzugsweise flüssigem Kühlmittel durchströmten Leitungsabschnitte außerordentlich hoch. Diese hohe Kühlleistung ermöglicht im Vergleich zum Stand der Technik die Verkürzung von Kühlungspausen oder die vollständige Eliminierung von Kühlungspausen, was mit einer entsprechenden Erhöhung der Nutzungszeit des Computertomographen gleichbedeutend ist. In both cases, designed as a tube cooler heat exchanger is characterized by the possible utilization of the entire, substantially cylindrical peripheral surface of the rotary frame of the rotor as a mounting surface for the heat exchanger forming line sections by a large storage volume and thus in particular by a very high short term recordable, by the X-ray source or x-ray sources generated peak thermal power. At the same time, the permanently dissipated by the designed as a pipe winding coolant line to the environment thermal performance due to the outer, the circumference of the rotary frame of the rotor at least partially, preferably completely enclosing, preferably flowed through liquid coolant line sections is extremely high. This high cooling capacity, in comparison with the prior art, enables the shortening of cooling pauses or the complete elimination of cooling pauses, which is equivalent to a corresponding increase in the useful life of the computer tomograph.

Die Röntgenquelle sowie die Kühlmittelleitung sind in montagefreundlicher Weise an dem Drehrahmen des Rotors befestigbar. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung trägt der Drehrahmen eine zwischen der Röntgenquelle und der Kühlmittelleitung liegende Wärmeisolation. Durch diese Wärmeisolation wird der Wärmestrom auf der Rotorseite der Gantry vergleichmäßigt, was insbesondere zu einer Verringerung von thermisch bedingten, die Abbildungsqualität des Computertomographen beeinträchtigenden Geometrieänderungen beiträgt. The X-ray source and the coolant line can be mounted in an assembly-friendly manner on the rotating frame of the rotor. According to an advantageous development of the rotary frame carries a lying between the X-ray source and the coolant line heat insulation. As a result of this thermal insulation, the heat flow on the rotor side of the gantry is made uniform, which contributes in particular to a reduction in thermally induced changes in geometry that affect the imaging quality of the CT scanner.

Das Gantrygehäuse weist allgemein einen festen Tragrahmen auf, an dem Verkleidungselemente oder Strömungsbleche befestigt sind. Bei einigen Ausführungsvarianten umfasst der Tragrahmen einen Kipprahmen, dessen Kippachse orthogonal zur Rotationsachse des Rotors ausgerichtet ist. The gantry housing generally has a fixed support frame to which trim elements or flow plates are attached. In some embodiments, the support frame comprises a tilting frame, the tilting axis is aligned orthogonal to the axis of rotation of the rotor.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist der selbst nicht rotierbare Tragrahmen, an welchem der den Röntgenstrahler sowie den mitrotierenden, als außenliegende Rohrwicklung ausgebildeten Wärmetauscher tragende Rotor drehbar gelagert ist, von einem ringförmigen, sich in Axialrichtung – bezogen auf die Rotationsachse der Gantry – zum Rotor hin verjüngenden Kühlluftkanal umgeben. Hierbei erfolgt mittels zumindest eines Lüfters eine Luftzuführung vom Gantrygehäuse zum Rotor der Gantry. Mindestens ein die Luftzuführung bewirkender Lüfter kann entweder außerhalb oder innerhalb der Gantry angeordnet sein. In bevorzugter Weise ist eine Mehrzahl an Lüftern, deren Anzahl an die geforderte Kühlleistung angepasst ist, insgesamt ringförmig im Kühlluftkanal auf der Seite des Kipprahmens, das heißt auf der nicht rotierenden Seite der Gantry, angeordnet. Indem einerseits der ringförmige Kühlluftkanal, soweit er sich auf der nicht rotierenden Seite der Gantry befindet, zu einem beliebigen Grad, bei Bedarf nahezu vollständig, mit Lüftern bestückbar ist und andererseits der rotierende Abschnitt des Kühlluftkanals zu einem hohen Grad mit den eine Rohrwicklung bildende Leitungsabschnitten des Wärmetauschers ausgefüllt ist, wird auf engstem Raum ein hoher Wärmestrom durch die Gantry erzeugt. According to a preferred embodiment of the self-rotatable support frame on which the X-ray and the co-rotating, designed as an outer tube winding heat exchanger rotor is rotatably mounted, of an annular, in the axial direction - relative to the axis of rotation of the gantry - tapering toward the rotor Surrounded cooling air duct. In this case, by means of at least one fan, an air supply from the gantry housing to the rotor of the gantry. At least one air supply fan may be located either outside or inside the gantry. Preferably, a plurality of fans, the number of which is adapted to the required cooling capacity, arranged in total annularly in the cooling air channel on the side of the tilting frame, that is, on the non-rotating side of the gantry. On the one hand, the annular cooling air duct, insofar as it is located on the non-rotating side of the gantry, can be equipped with fans to an arbitrary degree, if necessary almost completely, and on the other hand, the rotating section of the cooling air duct to a high degree with the pipe sections of the pipe winding forming the pipe winding Heat exchanger is filled, is generated in a confined space, a high heat flow through the gantry.

Eine bevorzugte Bauform der Gantry sieht einen Kühlluftkanal vor, welcher, bezogen auf die Rotationsachse des Rotors, einen in Axialrichtung ausgerichteten Kühlluftzufuhrabschnitt am oder im Tragrahmen sowie einen in Radialrichtung ausgerichteten Kühlluftaustrittsabschnitt, der den Rotor der Gantry radial umgibt, aufweist. Abweichend hiervon sind beispielsweise auch Bauformen realisierbar, bei denen die Gantry insgesamt hauptsächlich in Axialrichtung von Kühlluft durchströmbar ist. A preferred design of the gantry provides a cooling air duct, which, based on the axis of rotation of the rotor, an axially aligned Kühlluftzufuhrabschnitt on or in the support frame and a radially oriented cooling air outlet portion radially surrounding the rotor of the gantry. Notwithstanding this, for example, designs can also be realized in which the gantry can be flowed through by cooling air mainly in the axial direction.

Als Fluid, welches durch die Kühlmittelleitung auf der Rotorseite der Gantry fließt, ist beispielsweise Wasser oder Öl nutzbar. Das im Wärmetauscher strömende Fluid wird vorzugsweise auch direkt zur Kühlung der Röntgenquelle genutzt. As fluid, which flows through the coolant line on the rotor side of the gantry, for example, water or oil can be used. The fluid flowing in the heat exchanger is preferably also used directly for cooling the X-ray source.

Bei allen beschriebenen Bauformen der Gantry kann zur Verbesserung des Wärmeübergangs, optional auch zur gezielten Leitung von Kühlluft innerhalb der Gantry, die Kühlmittelleitung thermisch leitend mit Kühllamellen verbunden sein. In all described gantry designs, the coolant line can be thermally conductively connected to cooling fins to improve the heat transfer, optionally also for the targeted routing of cooling air within the gantry.

Die beschriebenen Konstruktionsmerkmale der Kühlung, betreffend sowohl den Wärmetauscher als auch dessen umgebende Bauteile, insbesondere Wandungen oder Leitelemente zur Kühlluftleitung, ermöglichen eine sehr flexible, beanspruchungsgerechte Auslegung der Kühlleistung unter Nutzung eines einheitlichen Grundkonzepts, welches stets auf einem gewickelten Rohrwärmetauscher basiert. Einfache Variationsmöglichkeiten sind beispielsweise durch eine Änderung der Anzahl der Windungen des Wärmetauschers oder durch die Verwendung von den Wärmetauscher bildenden Leitungsabschnitten mit geändertem Durchmesser gegeben. Ebenso ist es möglich, am Umfang der Rotor der Gantry entweder nur einen einzigen Wärmetauscher oder eine Mehrzahl an Wärmetauschern anzubringen. The described design features of the cooling, concerning both the heat exchanger and its surrounding components, in particular walls or guide elements for cooling air line, allow a very flexible, stress-oriented design of the cooling capacity under use a uniform basic concept, which is always based on a wound tube heat exchanger. Simple variations are given for example by a change in the number of turns of the heat exchanger or by the use of the heat exchanger forming line sections with a different diameter. Likewise, it is possible to attach either only a single heat exchanger or a plurality of heat exchangers at the circumference of the rotor of the gantry.

In jedem Fall ist durch die Anordnung des mindestens einen Röhrenkühlers am Umfang des Rotors flexibel nutzbarer Bauraum stirnseitig am Rotor, das heißt auf dessen Front- und Rückseite geschaffen. Eine Kühlmittelpumpe, an welche die Kühlmittelleitung angeschlossen ist, ist beispielsweise stirnseitig am Rotor angeordnet. Ebenso kann auf einer Stirnseite, insbesondere der Frontseite, der Rotor auch ein Ausgleichsgefäß, welches eine Komponente der Kühleinrichtung darstellt, angeordnet sein. Das Ausgleichsgefäß kann sich jedoch auch auf der dem Tragrahmen zugewandten Rückseite oder am Umfang des Rotors befinden. In any case, the arrangement of the at least one tube cooler on the circumference of the rotor flexibly usable space on the front side of the rotor, that is created on the front and back. A coolant pump to which the coolant line is connected, for example, is arranged on the front side of the rotor. Likewise, on an end face, in particular the front side, the rotor may also be arranged a compensating vessel, which constitutes a component of the cooling device. However, the surge tank can also be located on the support frame facing back or on the circumference of the rotor.

Der Vorteil der Erfindung liegt insbesondere darin, dass durch die Ausbildung eines Wärmetauschers auf der Rotorseite einer Gantry als Rohrwärmetauscher mit in Umfangsrichtung radial außen am Rotor liegenden Kühlmittelleitungen sowohl ein guter Wärmeübergang zu radial außerhalb des Rotors angeordneten Teilen des Computertomographen gegeben als auch der vorhandene Bauraum auf der Rotorseite der Gantry gut ausnutzbar ist. The advantage of the invention is in particular that given by the formation of a heat exchanger on the rotor side of a gantry as a tube heat exchanger with circumferentially radially outward on the rotor coolant lines both a good heat transfer to radially outside the rotor arranged parts of the computed tomography and the existing space on The rotor side of the gantry is well exploitable.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen, teilweise in grober Vereinfachung: Embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to a drawing. Here show, in some cases in simple simplification:

1 im Querschnitt ausschnittsweise eine Gantry eines Computertomographen, 1 a cross section of a gantry of a computer tomograph,

2, 3 in schematischen Schnittdarstellungen verschiedene Varianten einer Gantry eines Computertomographen, 2 . 3 in schematic sectional views of different variants of a gantry of a computer tomograph,

4–6 verschiedene stirnseitige Ansichten jeweils einer Gantry eines Computertomographen. 4 - 6 different front views of each gantry of a computer tomograph.

Einander entsprechende oder gleichwirkende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Corresponding or equivalent parts are identified in all figures with the same reference numerals.

Eine insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 gekennzeichnete, in 1 ausschnittsweise dargestellte Gantry ist Teil eines nicht weiter gezeigten Computertomographen, hinsichtlich dessen prinzipieller Funktion auf den eingangs zitierten Stand der Technik verwiesen wird. A total with the reference numeral 1 marked, in 1 gantry shown in detail is part of a not shown computer tomograph, with regard to its principal function is referred to the cited prior art.

Die Gantry 1 hat eine insgesamt etwa torusförmige Gestalt und umfasst ein nicht rotierbares, lediglich kippbares Gantrygehäuse 2 sowie ein hieran mittels einer Lagerung 3, nämlich einer Wälzlagerung, drehbar befestigtes, mehrere Einzelkomponenten aufweisendes Teil, welches insgesamt als Rotor 4 der Gantry 1 bezeichnet wird. The gantry 1 has a total of approximately toroidal shape and includes a non-rotatable, only tiltable gantry housing 2 and a thereto by means of a storage 3 , namely a rolling bearing, rotatably mounted, several individual components exhibiting part, which in total as a rotor 4 the gantry 1 referred to as.

Als Einzelkomponenten des Rotors sind in 1 ein mittels der Lagerung 3 am Gantrygehäuse 2 gelagerter Drehrahmen 5, auch als Drum bezeichnet, sowie eine am Drehrahmen 5 befestigte Röntgenquelle 6 und eine Strahlerblende 7, die im Strahlengang der von der Röntgenquelle 6 emittierten Röntgenstrahlung angeordnet ist, erkennbar. Weiter zeigt 1 eine ebenfalls am Umfang des Drehrahmens 5 befestigte Rohrwicklung 8, welche aus in Tangentialrichtung des Rotors 4 verlaufenden, parallel voneinander beabstandeten Leitungsabschnitten 9 gebildet ist und als Wärmetauscher fungiert, um insbesondere von der Röntgenquelle 6 erzeugte Wärme abzuführen. Ein in 1 durch dicke Pfeile veranschaulichter Kühlluftstrom durchströmt den Rotor 4 der Gantry 1 in axialer Richtung. Ein Fluid- und/oder Wärmestrom innerhalb des Rotors 4 zwischen der aus einer Kühlmittelleitung gebildeten Rohrwicklung 8 und der Röntgenquelle 6 ist durch dünnere Pfeile angedeutet. As individual components of the rotor are in 1 one by means of storage 3 on the gantry housing 2 mounted rotating frame 5 , also referred to as Drum, as well as one on the rotating frame 5 fixed X-ray source 6 and a spotlight aperture 7 , in the beam path of the X-ray source 6 emitted X-radiation is arranged, recognizable. Next shows 1 one also on the circumference of the rotating frame 5 fixed pipe winding 8th , which in the tangential direction of the rotor 4 extending, parallel spaced line sections 9 is formed and acts as a heat exchanger, in particular from the X-ray source 6 dissipate generated heat. An in 1 Coolant air flow illustrated by thick arrows flows through the rotor 4 the gantry 1 in the axial direction. A fluid and / or heat flow within the rotor 4 between the tube winding formed from a coolant line 8th and the X-ray source 6 is indicated by thinner arrows.

Um die Kühlluft gezielt an der Oberfläche der die Rohrwicklung 8 bildenden Leitungsabschnitte 9 zu leiten, befindet sich radial außerhalb der Leitungsabschnitte 9 ein dieses umgebendes ringförmiges Leitblech 10. Auf der radial inneren Seite der Rohrwicklung 8, zwischen den aufgewickelten Leitungsabschnitten 9 und dem Drehrahmen 5, befindet sich optional eine ebenso wie das Leitblech 10 einen Zylindermantel beschreibende Wärmeisolation 11. To direct the cooling air to the surface of the pipe winding 8th forming line sections 9 to conduct is located radially outside the line sections 9 a surrounding this annular baffle 10 , On the radially inner side of the tube winding 8th , between the wound wire sections 9 and the rotating frame 5 , is optionally one as well as the baffle 10 a cylinder jacket descriptive heat insulation 11 ,

Der Kühlluftstrom ist im Ausführungsbeispiel nach 1 von der Frontseite zur Rückseite der Gantry 1 gerichtet. Beim Ausströmen der Kühlluft aus dem zwischen der Wärmeisolation 11 und dem Leitblech 10 gebildeten ringförmigen Kühlluftkanal 12, in welchem die Rohrwicklung 8 angeordnet ist, trifft die Kühlluft auf einen Kipprahmen 13, der eine Komponente des Gantrygehäuses 2 darstellt. Wärme, die beim Betrieb des Computertomographen von der Röntgenquelle 6 zum Kipprahmen 13 gelangt, wird somit ebenfalls durch den Kühlluftstrom abgeführt. Die Kühlluft verlässt das Gantrygehäuse 2 in radialer Richtung, wobei zur Ableitung des Kühlluftstroms aus dem Gantrygehäuse 2 in diesem Öffnungen angeordnet sind. The cooling air flow is in the embodiment according to 1 from the front to the back of the gantry 1 directed. When the cooling air flows out of between the heat insulation 11 and the baffle 10 formed annular cooling air channel 12 in which the pipe winding 8th is arranged, meets the cooling air on a tilting frame 13 , which is a component of the gantry housing 2 represents. Heat generated during operation of the CT scanner from the X-ray source 6 to the tilting frame 13 passes, is thus also dissipated by the cooling air flow. The cooling air leaves the gantry housing 2 in the radial direction, wherein for the discharge of the cooling air flow from the gantry housing 2 are arranged in these openings.

Außerhalb des Gantrygehäuses 2 befinden sich nicht dreh- oder kippbare Komponenten des Computertomographen, von welchen in 1 lediglich eine stationäre Kühlung 14 ansatzweise dargestellt ist. Die stationäre Kühlung 14 arbeitet wie die mit der Rohrwicklung 8 realisierte Kühlung auf der Rotorseite der Gantry 1 mit einem Luft-Flüssigkeits-Wärmetauscher und ist ebenfalls in Axialrichtung durchströmbar, wobei die Strömungsrichtung der Luft in der stationären Kühlung 14 der Kühlluftströmung im Kühlluftkanal 12 entgegengerichtet ist. Nach dem Ausströmen der zu kühlenden Luft aus der stationären Kühlung 14 strömt die gekühlte Luft in den Kühlluftkanal 12 zurück, womit ein geschlossener Kühlluftkreislauf im Computertomographen gebildet ist. In nicht dargestellter Weise sind auch Ausführungsformen realisierbar, in denen die Kühlluft lediglich ein einziges Mal durch den Kühlluftkanal 12 geleitet geleitet und anschließend vom Computertomographen weggeleitet wird. Outside the gantry housing 2 are not rotatable or tiltable components of the computed tomography, of which in 1 only a stationary cooling 14 is shown in the beginning. The stationary cooling 14 works like that with the pipe winding 8th realized cooling on the rotor side of the gantry 1 with an air-liquid heat exchanger and is also flowed through in the axial direction, wherein the flow direction of the air in the stationary cooling 14 the cooling air flow in the cooling air duct 12 is opposite. After the outflow of air to be cooled from the stationary cooling 14 the cooled air flows into the cooling air duct 12 back, whereby a closed cooling air circuit is formed in the computer tomograph. In a manner not shown and embodiments are feasible in which the cooling air only once through the cooling air duct 12 directed and then routed away from the computer tomograph.

Das Ausführungsbeispiel nach 2, welches lediglich den Rotor 4, nicht jedoch das Gantrygehäuse 2 einer Gantry 1 zeigt, zeigt im Detail die thermische Kopplung zwischen der Rohrwicklung 8 und einer zu kühlenden Komponente, nämlich Röntgenquelle 6. Das die Rohrwicklung 8 durchströmende Fluid ist mit dem die Röntgenquelle 6 kühlenden Öl identisch. Es ist somit ein einziger Wärmeträgerkreislauf gegeben, in welchem Wärme durch das Wärmeträgermedium, nämlich Öl, an der Röntgenquelle 6 aufgenommen und an der Rohrwicklung 8 abgegeben wird. Zur fluidtechnischen Verbindung zwischen der zu kühlenden Komponente und der Rohrwicklung 8 sind Kupplungsstücke 15 vorgesehen. The embodiment according to 2 which is just the rotor 4 but not the gantry case 2 a gantry 1 shows, shows in detail the thermal coupling between the tube winding 8th and a component to be cooled, namely an X-ray source 6 , That the pipe winding 8th flowing fluid is with the X-ray source 6 identical to cooling oil. It is thus given a single heat transfer circuit, in which heat through the heat transfer medium, namely oil, at the X-ray source 6 taken and at the tube winding 8th is delivered. For fluidic connection between the component to be cooled and the tube winding 8th are couplings 15 intended.

In 2 ist weiter eine mehrlagige Ausführung der Rohrwicklung 8 erkennbar. Diese Anordnung der Leitungsabschnitte 9 in zwei oder mehr zueinander konzentrischen Schichten ist ebenso beim Ausführungsbeispiel nach 1 oder beim Ausführungsbeispiel nach 3 realisierbar. Die Rotationsachse der Gantry 1 ist in 2 und 3 mit R bezeichnet. In 2 is still a multi-layer design of the tube winding 8th recognizable. This arrangement of the line sections 9 in two or more mutually concentric layers is also in the embodiment according to 1 or according to the embodiment 3 realizable. The axis of rotation of the gantry 1 is in 2 and 3 denoted by R.

Das Ausführungsbeispiel nach 3 zeigt eine Variante der Kühlung einer Gantry 1, bei welcher Kühlluft in axialer Richtung in das Gantrygehäuse 2 einströmt und dieses in radialer Richtung verlässt. Innerhalb des Kipprahmens 13 ist ein ringförmiger, in Axialrichtung ausgerichteter Kühlluftzufuhrabschnitt 16 gebildet, in welchem mehrere Lüfter 17 angeordnet sind. The embodiment according to 3 shows a variant of the cooling of a gantry 1 in which cooling air in the axial direction in the gantry housing 2 flows in and leaves this in the radial direction. Inside the dump frame 13 is an annular, aligned in the axial direction Kühlluftzufuhrabschnitt 16 formed in which several fans 17 are arranged.

Zwischen dem im Gantrygehäuse 2 ausgebildeten Kühlluftzufuhrabschnitt 16 des Kühlluftkanals 12 und dem im Rotor 4 liegenden Abschnitt desselben Kühlluftkanals 12 existiert lediglich ein geringer axialer Spalt, welcher die Kühlluftströmung nicht wesentlich beeinflusst. Eine wesentliche Beeinflussung der Kühlluftströmung geschieht dagegen durch eine Verjüngung 18 des Kühlluftkanals 12, welche auf der Rotorseite gebildet ist. Der Kühlluftstrom wird hierdurch beschleunigt, wobei die Strömungsrichtung zunächst im Wesentlichen axial bleibt. Between in the gantry housing 2 trained Kühlluftzufuhrabschnitt 16 of the cooling air channel 12 and in the rotor 4 lying portion of the same cooling air duct 12 there is only a small axial gap which does not significantly affect the cooling air flow. A significant influence on the cooling air flow, however, is done by a rejuvenation 18 of the cooling air channel 12 , which is formed on the rotor side. The cooling air flow is thereby accelerated, wherein the flow direction initially remains substantially axial.

Die durch die Rohrwicklung 8 erwärmte Kühlluft wird schließlich in radialer Richtung abgeleitet, wozu ein in das Gantrygehäuse 2 integrierter Kühlluftaustrittsabschnitt 19 des Kühlluftkanals 12 dient. Die erwärmte Kühlluft wird vorzugsweise über einen hier nicht dargestellten stationären Kühler zurück in den Kühlluftzufuhrabschnitt 16 geleitet, so dass auch in diesem Fall, wie im Ausführungsbeispiel nach 1, der Kühlluftstrom geschlossen ist. The through the pipe winding 8th heated cooling air is finally discharged in the radial direction, including in the gantry housing 2 integrated cooling air outlet section 19 of the cooling air channel 12 serves. The heated cooling air is preferably returned to the Kühlluftzufuhrabschnitt via a stationary cooler, not shown here 16 passed, so that also in this case, as in the embodiment according to 1 , the cooling air flow is closed.

In 4 ist in einer schematisierten Frontansicht einer Gantry 1 eine Kühlung des Rotors 4 unter zusätzlicher Nutzung von Kühllamellen 20 gezeigt, welche thermisch leitend mit der Rohrwicklung 8 verbunden sind. In 4 is in a schematic front view of a gantry 1 a cooling of the rotor 4 with additional use of cooling fins 20 shown which thermally conductive with the tube winding 8th are connected.

Die 5 und 6 zeigen jeweils in einer Ansicht analog 4 eine Draufsicht auf die vordere Stirnseite einer Gantry 1, das heißt auf den Rotor 4. In beiden Fällen ist zusätzlich zur Röntgenquelle 6 auch eine Elektronikbaugruppe 21 erkennbar, welche auf der Frontseite der Gantry 1 angeordnet ist. Ferner ist in 5 eine frontseitige Strahlerkühlung 22 gezeigt, die zusätzlich zu der am Umfang des Rotors 4 liegenden Rohrwicklung 8 einen weiteren, optionalen Wärmetauscher darstellt. The 5 and 6 show each in a view analog 4 a plan view of the front end of a gantry 1 that is on the rotor 4 , In both cases, in addition to the X-ray source 6 also an electronics module 21 recognizable on the front of the gantry 1 is arranged. Furthermore, in 5 a front radiator cooling 22 shown in addition to the on the circumference of the rotor 4 lying pipe winding 8th represents another, optional heat exchanger.

Eine solche Strahlerkühlung auf der Frontseite der Gantry 1 ist im Ausführungsbeispiel nach 6 nicht vorgesehen. Vielmehr wird die Kühlung sämtlicher Wärme erzeugender Komponenten auf der Rotorseite der Gantry 1 in diesem Fall mit Hilfe mindestens einer Rohrwicklung 8 am Umfang des Rotors 4 bewerkstelligt. Weitere Komponenten der Gantrykühlung wie eine in 6 angedeutete Kühlmittelpumpe 23 sind dagegen auf der Frontseite der Gantry 1 anordenbar. Die gesamte Gantrykühlung ist damit, anders als ein herkömmliches Kühlmodul, durch räumliche Trennung ihrer einzelnen Komponenten, mit teilweise frontseitiger (Kühlmittelpumpe 23) und teilweise umfangsseitiger (Rohrwicklung 8) Anordnung, entzerrt, wodurch im Vergleich zum Stand der Technik insbesondere auf der Frontseite der Gantry 1 zusätzlicher Bauraum 24 geschaffen ist. Such radiator cooling on the front of the gantry 1 is in the exemplary embodiment after 6 not provided. Rather, the cooling of all heat-generating components on the rotor side of the gantry 1 in this case using at least one pipe winding 8th on the circumference of the rotor 4 accomplished. Other components of gantry cooling like an in 6 indicated coolant pump 23 are on the front of the gantry 1 arranged. The entire gantry cooling is thus, unlike a conventional cooling module, by spatial separation of their individual components, with some front side (coolant pump 23 ) and partially peripheral (pipe winding 8th ) Arrangement, equalized, whereby compared to the prior art, in particular on the front of the gantry 1 additional space 24 is created.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

• DE 102005041538 B4 [0004] DE 102005041538 B4 [0004]
• DE 10304661 B4 [0005] DE 10304661 B4 [0005]
• WO 2008/052735 A1 [0006] WO 2008/052735 A1 [0006]
• DE 19945413 A1 [0007] DE 19945413 A1 [0007]
• DE 2010013604 A1 [0008] DE 2010013604 A1 [0008]

Claims (10)

Kühleinrichtung einer Gantry (1) eines Computertomographen, mit einem Gantrygehäuse (2) und einer relativ zu diesem rotierbaren, eine Röntgenquelle (6) umfassenden Rotor (4), welche mindestens eine Kühlmittelleitung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlmittelleitung als Rohrwicklung (8) am Umfang des Rotors (4) ausgebildet ist und mehrere parallel zueinander angeordnete, in Tangentialrichtung des Rotors (4) verlaufende Leitungsabschnitte (9) aufweist. Cooling device of a gantry ( 1 ) of a computer tomograph, with a gantry housing ( 2 ) and a relative to this rotatable, an X-ray source ( 6 ) comprehensive rotor ( 4 ), which has at least one coolant line, characterized in that the coolant line as a tube winding ( 8th ) on the circumference of the rotor ( 4 ) is formed and a plurality of mutually parallel, in the tangential direction of the rotor ( 4 ) running line sections ( 9 ) having. Kühleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungsabschnitte (9) einlagig am Umfang des Rotors (4) angeordnet sind. Cooling device according to claim 1, characterized in that the line sections ( 9 ) in one layer on the circumference of the rotor ( 4 ) are arranged. Kühleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungsabschnitte (9) mehrlagig am Umfang des Rotors (4) angeordnet sind. Cooling device according to claim 1, characterized in that the line sections ( 9 ) in several layers on the circumference of the rotor ( 4 ) are arranged. Kühleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Röntgenquelle (6) sowie die Rohrwicklung (8) an einem eine Komponente des Rotors (4) bildenden Drehrahmen (5) befestigt sind. Cooling device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the X-ray source ( 6 ) as well as the tube winding ( 8th ) on a component of the rotor ( 4 ) forming rotary frame ( 5 ) are attached. Kühleinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehrahmen (5) eine zwischen der Röntgenquelle (6) und der Rohrwicklung (8) liegende Wärmeisolation (11) trägt. Cooling device according to claim 4, characterized in that the rotary frame ( 5 ) one between the x-ray source ( 6 ) and the tube winding ( 8th ) lying heat insulation ( 11 ) wearing. Kühleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gantrygehäuse (2) einen Tragrahmen (13) aufweist, der vorzugsweise als Kipprahmen ausgebildet ist, dessen Kippachse orthogonal zur Rotationsachse (R) des Rotors (4) ausgerichtet ist. Cooling device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the gantry housing ( 2 ) a supporting frame ( 13 ), which is preferably formed as a tilting frame whose tilting axis orthogonal to the axis of rotation (R) of the rotor ( 4 ) is aligned. Kühleinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragrahmen (13) von einem ringförmigen, sich zum Rotor (4) hin verjüngenden Kühlluftkanal (12) umgeben ist. Cooling device according to claim 6, characterized in that the support frame ( 13 ) from an annular, to the rotor ( 4 ) tapered cooling air duct ( 12 ) is surrounded. Kühleinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlluftkanal (12), bezogen auf die Rotationsachse (R) des Rotors (4), einen in Axialrichtung ausgerichteten Kühlluftzufuhrabschnitt (16) sowie einen in Radialrichtung ausgerichteten Kühlluftaustrittsabschnitt (19) aufweist. Cooling device according to claim 7, characterized in that the cooling air duct ( 12 ), relative to the axis of rotation (R) of the rotor ( 4 ), an axially directed Kühlluftzufuhrabschnitt ( 16 ) and a radially directed cooling air outlet section ( 19 ) having. Kühleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungsabschnitte (9) thermisch leitend mit Kühllamellen (20) verbunden sind. Cooling device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the line sections ( 9 ) thermally conductive with cooling fins ( 20 ) are connected. Kühleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kühlmittelpumpe (23), an welche die Leitungsabschnitte (9) angeschlossen sind, stirnseitig am Rotor (4) angeordnet ist. Cooling device according to one of claims 1 to 9, characterized in that a coolant pump ( 23 ), to which the line sections ( 9 ), frontally on the rotor ( 4 ) is arranged.

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