DE10319735A1 - Drehkolbenstrahler - Google Patents
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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 Gehäuse1 sind eine Anode2 und gegenüberliegend eine Kathode3 angeordnet. Das Gehäuse1 ist mittels Lager4 drehbar um eine Achse A gelagert. Das Gehäuse1 ist von einem weiteren Gehäuse5 umgeben. Mit dem Bezugszeichen F ist ein flüssiges Kühlmittel bezeichnet, welches in herkömmlicher Form in den zwischen dem Gehäuse1 und dem weiteren Gehäuse5 gebildeten Raum zu- und abgeführt wird und eine Außenseite6 des Gehäuses1 umströmt. Ein Elektronenstrahl E trifft im Punkt FS auf die Anode2 . Der Elektronenstrahl E wird mit (hier nicht gezeigten) Magneten auf den Punkt FS abgelenkt. - Die Außenseite
6 des Gehäuses1 besteht aus einer Umfangsfläche8 sowie einem durch die Anode2 gebildeten Deckel9 und einem Boden10 . An der Umfangsfläche8 sind rillenförmige umlaufende Ausnehmungen11 vorgesehen. Desgleichen weisen der Deckel9 und der Boden10 , wie z. B. in3a gezeigt ist, konzentrische Ausnehmungen11 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 den2a bis2d sind beispielhaft verschiedene Profilgeometrien gezeigt. An der Umfangsfläche8 weisen die Ausnehmungen11 zweckmäßigerweise einen axialen Abstand im Bereich von 1,0 bis 5,0 mm auf. Die Ausbildung und Anordnung der Ausnehmungen11 ist im Hinblick auf eine minimale Reibung der Außenseite6 des Gehäuses1 gegenüber dem Kühlmittel F angepasst. Um eine möglichst weitgehende Bildung von Querwirbeln beim Drehen des Gehäuses1 im Kühlmittel F zu erzielen, ist in Abhängigkeit der Viskosität des verwendeten Kühlmittels F die Tiefe und die geometrische Ausbildung der Ausnehmungen11 entsprechend anzupassen. - Zwischen den Ausnehmungen
11 sind jeweils Erhebungen12 gebildet. Diese können stegartig ausgebildet sein. Der höchste Punkt dieser Erhebungen12 kann spitz, stumpf oder gerundet ausgebildet sein. - Die Funktion des Drehkolbenstrahlers ist folgende: Infolge des Vorsehens der Ausnehmungen
11 und/oder der Erhebungen12 wird bei einer Drehung des Gehäuses1 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 Außenseite6 des Gehäuses1 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 (7)
- 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.
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- 2003-04-30 DE DE2003119735 patent/DE10319735B4/de not_active Expired - Fee Related
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DE10319735B4 (de) | 2013-06-27 |
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