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Detektorkühlung mit Schutzvorrichtung gegen Lüfterausfall

IP.com Disclosure Number: IPCOM000211793D
Original Publication Date: 2011-Oct-19
Included in the Prior Art Database: 2011-Oct-19
Document File: 6 page(s) / 267K

Publishing Venue

Siemens

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Abstract

Elektronikkomponenten von computertomographischen (CT) Detektoren, insbesondere deren Analog-Digital-Wandler bzw. ASICs (Application Specific Integrated Circuits), müssen während des Betriebs aufgrund ihrer Verlustleistung und ihrer Temperaturempfindlichkeit gleichförmig gekühlt werden. Zeitliche Temperaturänderungen oder zu hohe Temperaturen der Bauteile führen zu Bildartefakten bzw. zu einer Reduzierung ihrer Lebensdauer. Eine Möglichkeit der Kühlung dieser Bauteile besteht darin, mit Hilfe von mehreren, über den Detektormodulen angeordneten Lüftern einen gleichförmigen Luftstrom über den Komponenten und damit eine gleichförmige Kühlung zu erzeugen. Allerdings hat eine derartige parallele Lüfteranordnung den Nachteil, dass es im Fehlerfall, d.h. beim Ausfall eines Lüfters, aufgrund der dann auftretenden asymmetrischen Druckverhältnisse zu Querströmungen und einem Luftaustritt am betroffenen Lüfter kommt. Damit einher geht eine unterschiedliche Kühlung der Detektormodule, wodurch Bildartefakte auftreten. Dieser Effekt lässt sich minimieren bzw. verhindern, wenn im Fehlerfall am defekten Lüfter eine geeignete Vorrichtung, wie beispielsweise ein Ventil, die Rotoröffnung des Lüfters verschließt und damit einen Luftaustritt und asymmetrische Druckverhältnisse verhindert.

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Detektorkühlung mit Schutzvorrichtung gegen Lüfterausfall

Idee: Claus Pohan, DE-Forchheim; Gottfried Tschöpa, DE-Forchheim

Elektronikkomponenten von computertomographischen (CT) Detektoren, insbesondere deren Analog- Digital-Wandler bzw. ASICs (Application Specific Integrated Circuits), müssen während des Betriebs aufgrund ihrer Verlustleistung und ihrer Temperaturempfindlichkeit gleichförmig gekühlt werden. Zeitliche Temperaturänderungen oder zu hohe Temperaturen der Bauteile führen zu Bildartefakten bzw. zu einer Reduzierung ihrer Lebensdauer. Eine Möglichkeit der Kühlung dieser Bauteile besteht darin, mit Hilfe von mehreren, über den Detektormodulen angeordneten Lüftern einen gleichförmigen Luftstrom über den Komponenten und damit eine gleichförmige Kühlung zu erzeugen. Allerdings hat eine derartige parallele Lüfteranordnung den Nachteil, dass es im Fehlerfall, d.h. beim Ausfall eines Lüfters, aufgrund der dann auftretenden asymmetrischen Druckverhältnisse zu Querströmungen und einem Luftaustritt am betroffenen Lüfter kommt. Damit einher geht eine unterschiedliche Kühlung der Detektormodule, wodurch Bildartefakte auftreten. Dieser Effekt lässt sich minimieren bzw. verhindern, wenn im Fehlerfall am defekten Lüfter eine geeignete Vorrichtung, wie beispielsweise ein Ventil, die Rotoröffnung des Lüfters verschließt und damit einen Luftaustritt und asymmetrische Druckverhältnisse verhindert.

Bei schnell rotierenden hochwertigen CT-Geräten wird derzeit auch ein großer, stationärer Lüfter eingesetzt, dessen Luftstrom alle rotierenden Komponenten kühlt. Der Luftstrom wird dabei über aufwändige Kühlkanäle vom stationären Teil der Gantry auf den rotierenden Teil übertragen. Bei anderen Systemen wird dieses Problem ignoriert mit der Folge, dass ein Lüfterausfall bis zur Reparatur gegebenenfalls auch die entsprechenden Bildfehler zur Folge hat.

Zur Lösung der genannten Problematik wird vorgeschlagen, die Lüfter mit Folienventilen auszustatten, die bei Stillstand der Lüfter oder bei deren Ausfall geschlossen sind und beim Betrieb durch den Luftstrom geöffnet werden. Wichtig hierbei ist, dass die Ventile auch bei der Rotation der Gantry, d.h. bei Beaufschlagung der Ventile mit Fliehkräften, sicher funktionieren. Übliche Rückschlagventile mit beispielsweise federgespannten Klappen funktionieren bei entsprechender Fliehkraftbelastung aufgrund der Masse der Klappen nicht. Die vorgeschlagenen Ventile bestehen aus diesem Grunde aus dünnen geschlitzten Folien, beispielsweise aus einem geeigneten Kunststoff oder Metall, die durch einen Luftstrom leicht geöffnet werden können und aufgrund Ihrer geringen Masse auch bei Rotation ihre Funktion beibehalten. Beim Ausfall eines Lüfters, beispielsweise aufgrund eines Rotorstillstandes, versucht die Luft zunächst aufgrund des...