用于计算机断层摄影设备的冷却系统和冷却方法与流程

本发明涉及一种用于计算机断层摄影设备的冷却系统、一种计算机断层摄影设备以及一种用于冷却计算机断层摄影设备的方法。

背景技术：

在冷却方案基于中央冷却风扇的计算机断层摄影设备中，需要在计算机断层摄影设备中集成大功率的风扇。该风扇引起高流速，这样的高流速在通向中央压力通道的空气导流设计不当的情况下会导致严重的压力损耗和流动噪音。

技术实现要素：

本发明的目的是实现对计算机断层摄影设备的空气冷却的改善。根据本发明的每个技术方案都可以实现该目的。在本发明中还考虑了其他有利方面。

本发明涉及一种用于计算机断层摄影设备的冷却系统，该冷却系统具有：

-风扇，用于产生气流；

-风扇壳体，用于固定风扇，其中在风扇壳体中形成用于引导气流的第一流动通道，其中第一流动通道在气流的流动方向上展宽；

-环形框架，用于容纳旋转轴承，其中计算机断层摄影设备的旋转框架借助于旋转轴承能够连接到环形框架，使得旋转框架相对于环形框架能够围绕旋转轴线旋转地被安装，其中在环形框架中形成用于引导气流的环形第二流动通道；

-其中风扇借助于风扇壳体被固定在环形框架上，特别是相对于环形框架不可移动地被固定，使得风扇被布置在环形框架的外部，并且使得气流借助于第一流动通道从风扇(特别是从风扇的压力侧)被引导到环形第二流动通道。

一个实施方式规定，第一流动通道在气流的流动方向上扇形地展宽，和/或第一流动通道和环形第二流动通道共面地被布置。

一个实施方式规定，在环形第二流动通道中，关于旋转轴线以相反的旋转方向形成气流的两个流动路径。特别地，在从第一流动通道到环形第二流动通道的过渡中，气流可以分配到两个流动路径上。因此，气流可以通过两个流动路径中的一个流动路径到达环形第二流动通道的每个区域，两个流动路径中的每个流动路径明显比环形第二流动通道的长度短，环形第二流动通道的长度基本上与环形框架的周长相符。

特别地，风扇可以是径向风扇，例如向前弯曲的径向风扇或向后弯曲的径向风扇。例如，径向风扇的转动轴线(特别是径向风扇的径向叶轮的转动轴线)可以平行于旋转轴线。

冷却系统还可以具有热交换器，其中热交换器被固定在风扇和/或风扇壳体上，和/或其中热交换器连接到风扇(特别是连接到风扇的吸入侧)使得风扇通过热交换器吸入空气。热交换器可以是例如水-空气热交换器。特别地，用于热交换器的冷却液可以是水。

本发明还涉及一种计算机断层摄影设备，具有根据所公开的方面中的一个方面的冷却系统。

一个实施方式规定，计算机断层摄影设备具有辐射源、辐射探测器、支撑框架、旋转框架和旋转轴承。一个实施方式规定，辐射源和辐射探测器被布置在旋转框架上，特别是关于旋转轴线彼此相对地被布置在旋转框架上。计算机断层摄影设备尤其还可以具有高压产生单元、用于辐射源的辐射器冷却器、数据传输单元、能量传递单元和控制单元。

一个实施方式规定，旋转框架借助于旋转轴承连接到环形框架，使得旋转框架相对于环形框架能够围绕旋转轴线旋转地被安装。

一个实施方式规定，计算机断层摄影设备还具有倾斜框架和倾斜轴承，其中倾斜框架借助于倾斜轴承连接到支撑框架，使得倾斜框架相对于支撑框架能够围绕倾斜轴线倾斜地被安装。特别地，倾斜框架可以具有旋转框架、旋转轴承、环形框架、风扇和风扇壳体。

根据一个实施方式，计算机断层摄影设备具有冷却液供给设备，以便在倾斜轴承的区域中(特别是在倾斜轴线的区域中和/或在基本上平行于倾斜轴线的区域中)将用于热交换器的冷却液从支撑框架引导到倾斜框架和/或从倾斜框架引导到支撑框架。特别地，倾斜框架可以具有热交换器。

另一实施方式规定，计算机断层摄影设备不具有如下的倾斜框架，这样的倾斜框架借助于倾斜轴承相对于支撑框架能够围绕倾斜轴线倾斜地被安装。特别地，环形框架可以基本上不可移动地被固定在支撑框架上。

例如，计算机断层摄影设备可以具有冷却液供给设备，以便将用于热交换器的冷却液从支撑框架引导到热交换器和/或从热交换器引导到支撑框架。

一个实施方式规定，环形框架具有用于将气流从环形第二流动通道排出的出口，和/或在布置在旋转框架上的待冷却部件中形成用于冷却待冷却部件的冷却通道。用于冷却待冷却部件的冷却通道可以例如以贯穿该待冷却部件的凹槽的形式形成。特别地，待冷却部件可以具有散热器，该散热器伸入到冷却通道中，使得热量从待冷却部件借助于散热器传递到流过冷却通道的气流。

一个实施方式规定，旋转框架在朝向环形框架的出口的一侧上具有至少一个开口(特别是通孔形式的开口)，并且待冷却部件在朝向旋转框架的至少一个开口的一侧上具有至少一个入口，使得气流从环形框架的出口穿过旋转框架的至少一个开口和待冷却部件的至少一个入口被引导到冷却通道中。

特别地，可以规定，在环形框架与旋转框架之间设置有密封件，使得抑制气流在基本垂直于旋转轴线的方向上从形成在旋转框架与环形框架之间的缝隙中漏出，和/或使得气流从环形框架的出口被引导到旋转框架的至少一个开口，特别是基本上平行于旋转轴线地被引导。例如，密封件可以是刷式密封件。

对于密封件备选地和/或附加地，可以规定，形成在旋转框架与环形框架之间的缝隙被设计为尽可能窄，和/或用于气流在基本垂直于旋转轴线的方向上从缝隙中漏出的流动横截面是相对小的，特别是明显小于所产生的用于流过旋转框架和冷却通道的至少一个开口的流动横截面。

一个实施方式规定，计算机断层摄影设备还具有遮盖件，其中旋转框架被遮盖件包围。一个实施方式规定，环形间隔形成在旋转框架与遮盖件之间，和/或待冷却部件具有用于将气流从冷却通道排出到环形间隔中的至少一个出口。

一个实施方式规定，遮盖件是基本上气密的，特别地是气密的。一个实施方式规定，计算机断层摄影设备的隧道形开口形成在遮盖件中。

例如，待冷却部件可以是用于辐射源的辐射器冷却器。例如，辐射器冷却器可以具有水循环，以便将热量从辐射源传递到冷却通道。气流在至少一个入口处进入待冷却部件，通过从待冷却部件到气流的热传递来冷却待冷却部件，并且变热的气流在至少一个出口处排出待冷却部件。

待冷却部件的其他示例是辐射探测器、高压产生单元、数据传输单元、能量传递单元和控制单元。特别地，借助于气流冷却的多个待冷却部件被布置在旋转框架上。特别地，旋转框架对于每个待冷却部件可以分别具有相应地布置的至少一个开口。

一个实施方式规定，环形间隔借助于热交换器连接到风扇的吸入侧，使得气流从环形间隔穿过热交换器被引导到风扇，特别是风扇的吸入侧。

另一实施方式规定，在风扇上没有布置热交换器，和/或风扇从计算机断层摄影设备的环境中吸入空气，特别是从遮盖件外部的环境中吸入空气。例如，在遮盖件中可以形成至少一个进气口，风扇可以通过该进气口从计算机断层摄影设备的环境中吸入空气。此外，在遮盖件中可以形成用于空气排出到计算机断层摄影设备的环境中的至少一个排气口。特别地，可以规定，进气口被布置为低于隧道形开口的下边缘，和/或排气口被布置为高于隧道形开口的上边缘。

本发明还涉及一种用于冷却计算机断层摄影设备的方法，该方法包括：

-借助于风扇产生气流；

-其中风扇借助于风扇壳体被固定在计算机断层摄影设备的环形框架上，使得风扇被布置在环形框架的外部；

-其中在风扇壳体中形成用于引导气流的第一流动通道，其中第一流动通道在气流的流动方向上展宽；

-其中计算机断层摄影设备的旋转框架借助于旋转轴承连接到环形框架，使得旋转框架相对于环形框架能够围绕旋转轴线旋转地被安装，其中辐射源和辐射探测器被布置在旋转框架上，特别是关于旋转轴线彼此相对地被布置在旋转框架上；

-其中在环形框架中形成用于引导气流的环形第二流动通道；以及

-借助于第一流动通道将气流从风扇(特别是从风扇的压力侧)引导到环形第二流动通道。

特别地，可以借助于风扇穿过热交换器吸入空气。

一个实施方式规定方法还包括将气流从环形第二流动通道穿过环形框架的出口、如下的至少一个开口以及如下的至少一个入口引导到冷却通道中，旋转框架在朝向环形框架的出口的一侧上具有这样的至少一个开口，待冷却部件在朝向旋转框架的至少一个开口的一侧上具有这样的至少一个入口，该冷却通道形成在待冷却部件中以用于冷却待冷却部件，其中待冷却部件被布置在旋转框架上。特别地，待冷却部件可以通过在冷却管道中引导的气流来冷却。

一个实施方式规定方法还包括将气流从冷却通道穿过待冷却部件的至少一个出口引导到环形间隔中，该环形间隔形成在旋转框架与遮盖件之间，其中旋转框架被遮盖件包围。

一个实施方式规定方法还包括将气流从环形间隔穿过热交换器引导到风扇，特别是风扇的吸入侧。

特别地，计算机断层摄影设备的倾斜框架可以具有旋转框架、旋转轴承、环形框架、风扇、风扇壳体和热交换器。一个实施方式规定，倾斜框架借助于倾斜轴承连接到支撑框架，使得倾斜框架相对于支撑框架能够围绕倾斜轴线倾斜地被安装，和/或借助于冷却液供给设备在倾斜轴承的区域中(特别是在倾斜轴线的区域中和/或在基本上平行于倾斜轴线的区域中)将用于热交换器的冷却液从支撑框架引导到倾斜框架和/或从倾斜框架引导到支撑框架。

特别地，本发明实现了一种空气导流，对于该空气导流所需的部件比在通过如下的空气通道的常规的空气导流中少，这样的空气通道将布置在倾倒框架外部且集成到支撑框架中的风扇连接到倾倒框架。由此可以减小成本和空间需求。因为流动横截面在离开风扇之后立即相对强烈地扩大，所以压力损耗很小。因此，可以使用较小的风扇，或可以承受更多热交换器上较多的压力损耗。

在本发明的范畴中可以将关于本发明的不同实施方式和/或不同的权利要求类别(方法、用途、装置、系统、布置等)所描述的特征组合形成本发明的其他实施方式。例如，涉及装置的权利要求还可以利用结合方法进行描述或要求保护的特征来改进，反之亦然。方法的功能特征可以通过相应设计的产品部件来实现。除了本发明的在本申请中明确描述的实施方式之外，还可以想到本发明的各种其他实施方式，本领域技术人员可以实现这些实施方式，而不脱离本发明要求保护的范围。

附图说明

在下文中借助实施例并参照附图解释本发明。附图中的图示是示意性的、简化的且不一定是按比例绘制的。

其中：

图1示出了用于计算机断层摄影设备的冷却系统，

图2示出了具有热交换器的冷却系统，

图3示出了连接到旋转框架的冷却系统，

图4示出了连接到旋转框架的冷却系统，其中环形框架被布置在旋转框架的两个部分之间，

图5示出了具有冷却系统的计算机断层摄影设备，

图6示出了对于用于冷却计算机断层摄影设备的方法的流程图，并且

图7示出了对于用于冷却具有闭合的空气循环的计算机断层摄影设备的方法的流程图。

具体实施方式

图1示出了用于计算机断层摄影设备1的冷却系统s，其中冷却系统s具有用于产生气流l的风扇v、用于固定风扇v的风扇壳体g和用于容纳旋转轴承的环形框架o。在风扇壳体g中形成用于引导气流l的第一流动通道c1，其中第一流动通道c1在气流l的流动方向上扇形地展宽。

环形框架o被设计为容纳旋转轴承，其中计算机断层摄影设备1的旋转框架dr借助于旋转轴承能够连接到环形框架o，使得旋转框架dr相对于环形框架o能够围绕旋转轴线rx旋转地被安装，其中在环形框架中o形成用于引导气流l的环形第二流动通道c2。环形框架o具有第一轴件e1和第二轴件e2，第一轴件e1和第二轴件e2用于容纳在倾斜轴承中或不可移动地固定在支撑框架f上。

风扇v是径向风扇，其中径向风扇的转动轴线vx平行于旋转轴线rx。风扇v被布置在风扇壳体g的凹槽中，并且借助于风扇壳体g被固定在环形框架o上，使得风扇v被布置在环形框架o的外部，并且使得气流l借助于第一流动通道从风扇v的压力侧被引导到环形第二流动通道c2。第一流动通道c1和环形第二流动通道c2被布置为在垂直于旋转轴线rx的平面中共面。

在环形第二流动通道c2中，关于旋转轴线rx以相反的旋转方向形成气流l的两个流动路径c2a、c2b，其中在从第一流动通道c1到环形第二流动通道c2的过渡中，气流l分配到两个流动路径c2a、c2b上。环形框架o具有用于气流l从环形第二流动通道c2排出的出口2p。

图2示出了具有热交换器wt的冷却系统s，其中热交换器wt被固定在风扇v上，其中热交换器wt连接到风扇v，使得风扇v通过热交换器wt吸入空气。倾斜框架t具有热交换器wt。借助于冷却液供给设备的第一管道wi，在倾斜轴承的区域中将用于热交换器wt的冷却液从支撑框架f引导到倾斜框架t并且引入到热交换器wt中。借助于冷却液供给设备的第二管道wo将用于热交换器wt的冷却液从热交换器wt中引出并且从倾斜框架t引导到支撑框架f。例如，冷却液供给设备可以具有其他部件，这些部件被设计用于冷却冷却液和/或相对于支撑框架固定地被布置在支撑框架f上。第一管道wi和/或第二管道wo可以分别具有至少一个柔性部分和/或至少一个回转接头，以便可以跟随倾斜框架t的倾斜运动。

图3示出了连接到旋转框架的冷却系统。在布置在旋转框架dr上的待冷却部件k中形成用于冷却部件k的冷却通道cr，其中旋转框架dr在朝向环形框架o的出口2p的一侧上具有至少一个开口dp，并且待冷却部件k在朝向旋转框架dr的至少一个开口dp的一侧上具有至少一个入口，从而气流l从环形框架o的出口2p穿过旋转框架dr的至少一个开口op和待冷却部件k的至少一个入口被引导到冷却通道cr中。待冷却部件k具有用于气流l从冷却通道cr排出到环形间隔z中的至少一个出口。

在遮盖件a中形成隧道形开口9。旋转框架dr被遮盖件a包围，其中环形间隔z形成在旋转框架dr与遮盖件a之间，气流l可以在该环形间隔z中被引导。

环形间隔z借助于热交换器wt连接到风扇v的吸入侧，使得气流从环形间隔z穿过热交换器wt被引导到风扇v。以这种方式可以实现气流l的闭合循环。

图4示出了连接到旋转框架dr的冷却系统s，其中环形框架o被布置在旋转框架dr的两个部分之间。旋转框架dr具有第一部分dr1、第二部分dr2和第三部分dr3。

在旋转框架dr的第一部分dr1上布置有多个部件，例如第一辐射源、第二辐射源、与第一辐射源配合的第一探测器以及与第二辐射源配合的第二探测器。在旋转框架dr的第二部分dr2上布置有多个其他部件，例如数据传输单元、能量传递单元、控制单元和高压产生单元。旋转框架dr的第三部分dr3借助于旋转轴承连接到环形框架o。

环形框架o在面向部分dr1的一侧上和面向部分dr2的一侧上分别具有用于气流l从环形第二流动通道c2排出的出口2p。旋转框架dr的第一部分dr1和旋转框架dr的第二部分dr2分别在面向环形框架o的相应的出口2p的一侧上具有用于气流l的至少一个开口。因此，借助于气流l可以冷却布置在旋转框架dr的部分dr1上的部件和布置在旋转框架dr的部分dr2上的部件。

图5示出了计算机断层摄影设备1，具有冷却系统s、辐射源26、辐射探测器28、遮盖件a、支撑框架f、倾斜框架t、倾斜轴承、旋转框架dr和旋转轴承。支撑框架f、倾斜框架t、倾斜轴承、旋转框架dr和旋转轴承被遮盖件a包围，并且因此位于由遮盖件a限定的空腔中。

辐射源26和辐射探测器28关于旋转轴线rx彼此相对地被布置在旋转框架dr上，其中旋转框架dr借助于旋转轴承连接到环形框架o，使得旋转框架dr相对于环形框架o能够围绕旋转轴线rx旋转地被安装。倾斜框架t借助于倾斜轴承连接到支撑框架f，使得倾斜框架t相对于支撑框架f能够围绕倾斜轴线tx倾斜地被安装。倾斜轴线tx垂直于旋转轴线rx。倾斜框架t具有旋转框架dr、旋转轴承、环形框架o、风扇v和风扇壳体g。

患者13能够被引入到隧道形开口9中。采集区域4位于隧道形开口9中。患者13的待成像的区域可以被定位在采集区域4中，使得辐射27可以从辐射源26到达待成像的区域，并且可以在与待成像的区域相互作用之后到达辐射探测器28。

患者支撑装置10具有支撑基座11和用于支撑患者13的支撑板12。支撑板12相对于支撑基座11可移动地布置在支撑基座11上，使得支撑板12在支撑板12的纵向方向上能够被引入到采集区域4中。

辐射源26被布置在旋转框架dr上，并且被设计为发射具有辐射量子27的辐射27(例如x射线)。辐射探测器28被布置在旋转框架dr上，并且被设计为探测辐射量子27。辐射量子27可以从辐射源26到达患者13的待成像的区域，并且可以在与待成像的区域相互作用之后撞击到辐射探测器28上。计算机断层摄影设备1还具有控制装置30、输入装置38和输出装置39。

图6示出了对于用于冷却计算机断层摄影设备1的方法的流程图，包括：

-借助于风扇v产生vl气流l；

-其中风扇v借助于风扇壳体g被固定在计算机断层摄影设备1的环形框架o上，使得风扇v被布置在环形框架o的外部；

-其中在风扇壳体g中形成用于引导气流l的第一流动通道c1，其中第一流动通道c1在气流l的流动方向上展宽；

-其中计算机断层摄影设备1的旋转框架dr借助于旋转轴承连接到环形框架o，使得旋转框架dr相对于环形框架o能够围绕旋转轴线rx旋转地被安装，其中辐射源26和辐射探测器28被布置在旋转框架dr上；

-其中在环形框架o中形成用于引导气流l的环形第二流动通道c2；

-借助于第一流动通道c1将气流l从风扇v引导v-c2到环形第二流动通道c2。

图7示出了对于用于冷却具有闭合的空气循环的计算机断层摄影设备的方法的流程图，还包括：

-将气流l从环形第二流动通道c2穿过环形框架o的出口2p、如下的至少一个开口以及如下的至少一个入口引导c2-cr到冷却通道cr中，旋转框架dr在朝向环形框架o的出口2p的一侧上具有这样的至少一个开口，待冷却部件k在朝向旋转框架dr的至少一个开口的一侧上具有这样的至少一个入口，该冷却通道cr形成在待冷却部件k中以用于冷却待冷却部件k，其中待冷却部件k被布置在旋转框架dr上；

-将气流l从冷却通道cr穿过待冷却部件k的至少一个出口引导cr-z到环形间隔z中，该环形间隔z形成在旋转框架dr与遮盖件a之间，其中旋转框架dr被遮盖件a包围；

-将气流l从环形间隔z穿过热交换器wt引导z-v到风扇v。

由风扇v穿过热交换器wt吸入的空气li借助于热交换器wt被冷却和/或被用于借助于风扇v产生vl气流l。气流l的闭合循环由虚线箭头示出。