一种医疗加速器用水风一体式液冷系统的制作方法

1.本实用新型属于医疗器械技术领域，特别涉及一种医疗加速器用水风一体式液冷系统 。


背景技术：

2.医用加速器是一种粒子加速器，用于治疗肿瘤。医用加速器包括磁铁、电源、真空泵、高频腔等强电强磁设备，这些热源分布数量多、型式多样，集中在回转架上，同回转架一同旋转，可360度旋转。水风一体式液冷系统也集成在回转架上，随回转架一同旋转。液冷系统供水温度30℃，控温精度可达
±
（0.2-2）℃。液冷系统与加速器之间采用橡胶软管连接。
3.回旋加速器发热功率≤50kw，1-15mev低中能加速器，液冷系统的水质≤10μs/cm；＞15mev高能加速器，液冷系统的水质≤0.5μs/cm。由于加速器的高磁场和高频谐振腔，并间歇性的旋转工作，对液冷系统的可靠性要求很高，液冷系统需密封性良好、无渗漏，液冷系统中的带电设备：水泵电机、风机、仪器仪表、控制柜等都经过emc测试，在高磁场，高电压环境下，液冷系统均能正常工作。
4.由于加速器内部是封闭空间，容易造成热风回流，引起冷风和热风混合，造成制冷效果大幅度降低。因此根据加速器回转架的结构类型，设计同等形状的外壳、冷通道、热通道，外壳下方是冷空气的进风口，轴向进风进入到冷通道，冷空气在冷通道中循环，液冷系统的空气散热器的风机工作时，抽取冷空气，冷空气带走液冷系统的热量，热空气进入到热通道，热空气在热通道中循环。
5.同时由于加速器不断旋转，对液冷系统的流量的稳定性、仪器仪表的防震性提出了很高要求，因而现有的加速器及其冷却系统还有待于改进。


技术实现要素：

6.实用新型目的：为了克服以上不足，本实用新型提供了一种医疗加速器用水风一体式液冷系统 ，通过对冷却系统的结构进行了优化，将风冷和水冷集于一体，具有体积小，集成度高、噪音低、维护方便等优点，同时冷却介质在主循环泵动力作用下进入分水器后进入到各发热器件，将发热器件工作时产生的热量带出，再经空气散热器组件将热量导出到环境中，在主循环回路设置储水罐，避免热负载变化时冷却介质温度骤升骤降，在循环泵入口设置气囊式膨胀罐，预充压力为密闭式冷却系统提供静压，同时确保冷却介质压力稳定在设计范围内，防止水泵气蚀或系统压力过高，保证整个液冷系统运行的稳定性。
7.技术方案：为了实现上述目的，本实用新型提供了一种医疗加速器用水风一体式液冷系统 ，包括：储水罐、循环泵、膨胀罐、电加热器、空气散热器、主过滤器和监测装置，所述储水罐通过管道与加速器连接，所述循环泵设于储水罐内，所述膨胀罐设于循环泵的进水口，所述电加热器设于循环泵出水口一侧的管道上，所述空气散热器设于电加热器和靠近循环泵进水口一侧的管道上，所述储水罐的出水口通过管道与主过滤器的入水口连接，所述主过滤器的出水口与加速器的入口连接形成密闭式水冷系统；所述监测装置上设于管
道上。本实用新型中所述的一种医疗加速器用水风一体式液冷系统，通过对冷却系统的结构进行了优化，将风冷和水冷集于一体，具有体积小，集成度高、噪音低、维护方便等优点，同时冷却介质在主循环泵动力作用下进入分水器后进入到各发热器件，将发热器件工作时产生的热量带出，再经空气散热器组件将热量导出到环境中，在主循环回路设置储水罐，避免热负载变化时冷却介质温度骤升骤降，在循环泵入口设置气囊式膨胀罐，预充压力为密闭式冷却系统提供静压，同时确保冷却介质压力稳定在设计范围内，防止水泵气蚀或系统压力过高，保证整个液冷系统运行的稳定性。
8.其中，所述监测装置包括一组压力变送器、一组流量变送器和一组温度传感器，所述压力变送器设于循环泵的进水管道和主过滤器的出水管道上，所述流量变送器设于加速器的出口与电加热器进口之间的管道上，所述温度传感器设于加速器的入口和出口管道上。压力变送器、流量变送器以及温度传感器的设置，能够对管道上的数据进行及时采集，保证整个系统的正常运行。
9.进一步的，所述压力变送器包括第一压力变送器和第二压力变送器，所述第一压力变送器设于循环泵的出口与加速器入口之间的管道上，所述第二压力变送器设于膨胀罐的出口与储水罐入口之间的管道上。
10.进一步的，所述温度传感器包括第一温度传感器和第二温度传感器，所述第一温度传感器设于第一压力变送器和加速器入口之间的管道上，所述第二温度传感器设于加速器出口和电加热器之间的管道上。
11.进一步的，所述空气散热器内设有风机。液冷系统采用风冷散热的型式，将系统内的热量散入到室内环境中。
12.进一步的，还包括设于医疗加速器轴向外侧的壳体，所述加速器的圆周方向外侧设有冷通道和热通道，所述壳体的底部设有进风口，位于冷通道和热通道之间的壳体上设有出风口，所述热通道相对于冷通道的圆心方向外一侧。
13.进一步的，所述循环泵采用变频泵，其工作频率50hz，并外置变频器，且所述循环泵内设有止回阀。可以很好的适应旋转工况，保证输出的流量稳定。在小流量下也能确保高扬程。水泵内置止回阀，有效防止停机或旋转工况下，冷却介质的回流冲击水泵叶轮，水泵放置在储水罐内，利用卡箍将水泵固定，水泵出口与管道焊接，水泵进口保证冷却介质的进水。
14.进一步的，所述风机采用ec轴流风机，ec轴流风机内置控制器。ec轴流风机内置控制器，可实现pwm控制，控制风机的转速，进而控制供水温度。
15.进一步的，还包括加速器外壳，所述加速器外壳设于冷通道的一侧，所述加速器外壳的下方设有第一进风口，上方设有第一出风口，所述第一出风口与出风口对应设置。冷风在冷通道中循环，从冷水机组的出风位置出风，热风在热通道中循环，然后从加速器的外壳出风口出风。
16.进一步的，还包括plc控制器，所述加速器、储水罐、循环泵、膨胀罐、电加热器、空气散热器、主过滤器、风机和监测装置均与plc控制器连接。控制系统通过控制水泵、散热器与加热器的启停，将水温控制在设定温度，plc控制器的设置能够实时监控水泵、电加热器和风机等机电设备及仪表，当机电设备和仪表产生故障或非正常运行时发出预警信号。
17.上述技术方案可以看出，本实用新型具有如下有益效果：
18.1、本实用新型中所述的一种医疗加速器用水风一体式液冷系统，通过对冷却系统的结构进行了优化，将风冷和水冷集于一体，具有体积小，集成度高、噪音低、维护方便等优点，同时冷却介质在主循环泵动力作用下进入分水器后进入到各发热器件，将发热器件工作时产生的热量带出，再经空气散热器组件将热量导出到环境中，在主循环回路设置储水罐，避免热负载变化时冷却介质温度骤升骤降，在循环泵入口设置气囊式膨胀罐，预充压力为密闭式冷却系统提供静压，同时确保冷却介质压力稳定在设计范围内，防止水泵气蚀或系统压力过高，保证整个液冷系统运行的稳定性。
19.2、本实用新型中所述循环泵采用变频泵，其工作频率50hz，并外置变频器，且所述循环泵内设有止回阀。可以很好的适应旋转工况，保证输出的流量稳定。在小流量下也能确保高扬程。水泵内置止回阀，有效防止停机或旋转工况下，冷却介质的回流冲击水泵叶轮，水泵放置在储水罐内，利用卡箍将水泵固定，水泵出口与管道焊接，水泵进口保证冷却介质的进水。
20.3、本实用新型中在液冷系统的回液管路设置第一主过滤器，防止杂质进入到主泵，损坏主泵正常工作。在液冷系统的供液管路设置第二主过滤器，防止杂质进入到被冷却器件，损坏被冷却器件正常工作。
21.4、本实用新型中在水泵进水口设置膨胀罐，膨胀罐用来平衡温度变化对冷却介质体积的影响，避免因冷却介质在管路中压力的逐渐的递减在主循环泵进水口出现负压现象。
附图说明
22.图1为本实用新型中医疗加速器用水风一体式液冷系统流程图；
23.图2为本实用新型中水风一体式液冷系统的结构示意图；
24.图3为本实用新型中储水罐和循环泵的结构示意图；
25.图4为本实用新型中冷风通道和热风通道的结构示意图；
26.图5为本实用新型中水风一体式液冷系统和加速器的安装示意图。
具体实施方式
27.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
28.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
29.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义
是两个或两个以上，除非另有明确的限定。
30.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
31.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
32.实施例1
33.如图所示的一种医疗加速器用水风一体式液冷系统 ，包括：储水罐2、循环泵3、膨胀罐4、电加热器5、空气散热器6、主过滤器7和监测装置9，所述储水罐2通过管道与加速器1连接，所述循环泵3设于储水罐2内，所述膨胀罐4设于循环泵3的进水口，所述电加热器5设于循环泵3出水口一侧的管道上，所述空气散热器6设于电加热器5和靠近循环泵3进水口一侧的管道上，所述储水罐2的出水口通过管道与主过滤器7的入水口连接，所述主过滤器7的出水口与加速器1的入口连接形成密闭式水冷系统；所述监测装置9上设于管道上。
34.本实施例中所述监测装置9包括一组压力变送器91、一组流量变送器92和一组温度传感器93，所述压力变送器91设于循环泵3的进水管道和主过滤器7的出水管道上，所述流量变送器92设于加速器1的出口与电加热器5进口之间的管道上，所述温度传感器93设于加速器1的入口和出口管道上。
35.本实施例中所述压力变送器91包括第一压力变送器和第二压力变送器，所述第一压力变送器设于循环泵3的出口与加速器1入口之间的管道上，所述第二压力变送器设于膨胀罐4的出口与储水罐2入口之间的管道上。
36.本实施例中所述温度传感器92包括第一温度传感器和第二温度传感器，所述第一温度传感器设于第一压力变送器和加速器1入口之间的管道上，所述第二温度传感器设于加速器1出口和电加热器5之间的管道上。
37.本实施例中所述空气散热器6内设有风机8。
38.本实施例中还包括设于医疗加速器轴向外侧的壳体11，所述加速器1的圆周方向外侧设有冷通道12和热通道13，所述壳体11的底部设有进风口14，位于冷通道12和热通道13之间的壳体上设有出风口15，所述热通道13相对于冷通道12的圆心方向外一侧。
39.本实施例中所述循环泵3采用变频泵，其工作频率50hz，并外置变频器，且所述循环泵3内设有止回阀。
40.实施例2
41.如图所示的一种医疗加速器用水风一体式液冷系统 ，包括：储水罐2、循环泵3、膨胀罐4、电加热器5、空气散热器6、主过滤器7和监测装置9，所述储水罐2通过管道与加速器1连接，所述循环泵3设于储水罐2内，所述膨胀罐4设于循环泵3的进水口，所述电加热器5设
于循环泵3出水口一侧的管道上，所述空气散热器6设于电加热器5和靠近循环泵3进水口一侧的管道上，所述储水罐2的出水口通过管道与主过滤器7的入水口连接，所述主过滤器7的出水口与加速器1的入口连接形成密闭式水冷系统；所述监测装置9上设于管道上。
42.本实施例中所述监测装置9包括一组压力变送器91、一组流量变送器92和一组流量变送器93，所述压力变送器91设于循环泵3的进水管道和主过滤器7的出水管道上，所述流量变送器92设于加速器1的出口与电加热器5进口之间的管道上，所述温度传感器93设于加速器1的入口和出口管道上。
43.本实施例中所述压力变送器91包括第一压力变送器和第二压力变送器，所述第一压力变送器设于循环泵3的出口与加速器1入口之间的管道上，所述第二压力变送器设于膨胀罐4的出口与储水罐2入口之间的管道上。
44.本实施例中所述温度传感器93包括第一温度传感器和第二温度传感器，所述第一温度传感器设于第一压力变送器和加速器1入口之间的管道上，所述第二温度传感器设于加速器1出口和电加热器5之间的管道上。
45.本实施例中所述空气散热器6内设有风机8。
46.本实施例中还包括设于医疗加速器轴向外侧的壳体11，所述加速器1的圆周方向外侧设有冷通道12和热通道13，所述壳体11的底部设有进风口，位于冷通道12和热通道13之间的壳体上设有出风口，所述热通道13相对于冷通道12的圆心方向外一侧，所述风机8设于出风口15处。
47.本实施例中所述循环泵3采用变频泵，其工作频率50hz，并外置变频器，且所述循环泵3内设有止回阀。
48.本实施例中所述风机8采用ec轴流风机，ec轴流风机内置控制器。
49.本实施例中还包括加速器外壳16，所述加速器外壳16设于冷通道12的一侧，所述加速器外壳16的下方设有第一进风口14，上方设有第一出风口，所述第一出风口与出风口15对应设置。
50.本实施例中还包括plc控制器，所述加速器1、储水罐2、循环泵3、膨胀罐4、电加热器5、空气散热器6、主过滤器7、风机8和监测装置9均与plc控制器连接。
51.以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本实用新型的保护范围。