DE3636938C2

DE3636938C2 -

Info

Publication number: DE3636938C2
Application number: DE19863636938
Authority: DE
Inventors: Guenter 4300 Essen De Menge
Original assignee: Thomson CGR GmbH and Co
Current assignee: General Electric CGR Deutschland GmbH and Co KG
Priority date: 1986-10-30
Filing date: 1986-10-30
Publication date: 1988-10-20
Also published as: EP0330658A1; DE3636938A1; JPH02501016A; WO1988003355A1

Description

Für den Betrieb einer Röntgenanlage werden zwei ver schiedene Transformatorentypen benötigt, ein Hochspan nungstransformator zum Beschleunigen der Elektronen und ein Heizwandler oder Heiztransformator. Der Heizwandler erzeugt eine Heizspannung in dem Bereich von ca. 3,5 V- 25 V und bewirkt eine Freimachung der Elektronen durch elektrische Erhitzung der Heizwendel der Kathode der Röntgenröhre. Zur Veränderung des Röntgenstromes in der Röntgenröhre ist die Röhrenheizung regelbar. Üblicher weise werden hier Transformatoren verwendet, die aus Schnittbandkernen aufgebaut sind. Diese Transformatoren haben durch ihren mechanischen Aufbau relativ große geo metrische Abmessungen. Ein weiterer Nachteil ist, daß sie nicht aneinandergereiht werden können, für den Fall, daß mehrere Röhren oder eine Mehrfocusröhre angeschlossen werden sollen.

In der Siemens Zeitschrift 43 (1969, Heft 1, S. 24-29) ist die Verwendung von zwei Heizwandlern beim Betrieb von Doppelfocus-Röhren erwähnt worden.

Ein weiterer Nachteil der Schnittbandkerne gegenüber den verwendeten Ferritkernen besteht darin, daß der Schnitt bandkern einen quadratischen oder rechteckigen Quer schnitt hat und somit keine enge Verbindung mit der Wick lung vorhanden ist. Neben den Schnittbandkernen finden auch normal aus einzelnen Blechen geschichtete Kerne bei Heizwandlern ihre Anwendung. Hier sind die gleichen Nach teile zu nennen, wie bei den Schnittbandkernen. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß diese Heizwandler in der Regel nur mit einer Frequenz von 50 Hz betrieben werden.

Heutige moderne Röntgengeneratoren werden nicht mehr mit einer Frequenz von 50 Hz betrieben. Die Hochfrequenz wechselrichtertechnik ermöglicht aufgrund der hohen Frequenzen, die bis zu 100 kHz reichen können, und ge eigneter Isoliermaterialien, den Bau von kleinen Heiz wandlern.

Die US-PS 30 70 766 beschreibt den Isolierschutz der Hoch spannungsspule eines Transformators. Der Isolierschutz wird durch ein Paar unterschiedlich geformter Präzisions isolierteile erreicht. Die Isolierteile bestehen dabei aus ringförmigen, nutenartigen Gebilden, die ineinander passen und somit ein langes Labyrinth, welches Spannungs überschläge verhindert, bilden.

Ein Heizwandler für den Betrieb von Röntgenröhren gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 ist mit seinen wesent lichen Merkmalen durch das Gebrauchsmuster GM 78 21 220 bekanntgeworden. Dieser Heizwandler wird ebenfalls durch einen Wechselrichter gespeist. Durch die konstruktive Ausgestaltung der Isolierstoffkörper soll das Auftreten von Kriechströmen und Überschlägen zwischen der Sekundär wicklung und dem Kern vermieden werden. Dieses wird da durch erreicht, daß die Sekundärwicklung in einem Iso lierkörper angeordnet ist, welcher von einer Kappe allseitig umschlossen wird.

Weil die Röntgenröhren mit unterschiedlicher Leistung be trieben werden, variieren die Heizwandler auch in ihrer abgegebenen Leistung und damit auch in der Höhe des Po tentials gegen Erde, im Gegensatz zu einem Betriebs spannungstransformator. Dieses hat zur Folge, daß an das Isoliermaterial besondere Anforderungen gestellt werden müssen. Polypropylen, ein hochisolierender Kunststoff, erfüllt alle Voraussetzungen, die notwendig sind, einen Heizwandler auf kleinstmöglichem Raum aufzubauen.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Heizwandler für einen Röntgengenerator zu schaffen, der bei kleinen geometrischen Abmessungen z. B. stapelbar ist, und der dabei eine sehr gute Hochspannungsfestigkeit aufweist.

Weitere Vorteile des erfinderischen Gegen standes werden anhand der in den Zeichnungen mehr oder minder schematisch dargestellten und nachfolgend be schriebenen Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Die Primärwicklung (2) befindet sich auf einem Polypro pylenspulenkörper (1), welcher an den Enden abgerundet ist. Abgedeckt wird die Primärwicklung durch eine Isolierlage (3). Den sicheren Abschluß bildet die Schirm wicklung (4), die über die abgerundeten Enden des Spulen körpers (1) herumgebördelt wird. Die Schirmwicklung (4) ist nicht in sich kurzgeschlossen, sondern hat eine endliche Öffnung (8) gegenüber dem Anschluß (5). An jeder Seite der Schirmwicklung (4) finden sich Ausklinkungen (7), die eine sichere Ableitung der Anschlüsse (5) gewähr leisten und an der Öffnung (8) keine vorstehenden Kanten entstehen lassen. Der elektrische Anschluß (6) der Schirmwicklung (4) wird an einer Stirnseite angebracht. Auch der Spulenkörper (9) der Sekundärwicklung (10) be steht aus Polypropylen und bettet die Sekundärwicklung (10) sicher gegen Überschläge nach allen Seiten mit der Mindestwandstärke ein. Über den Spulenkörper (9) wird der Abdeckring (11), nach Aufbringung der Sekundärwicklung (10), geschoben. Dieser Abdeckring (11) aus Polypropylen ist in der äußeren Formgestaltung so ausgebildet, daß die Außenfläche von der Mitte zu den Seiten konisch verläuft. Die Isolationshalbschalen (13) sind an der Innenfläche (14) entgegengesetzt konisch ausgebildet.

Die Montage läuft in folgenden Schritten ab:

Die Primärwicklung und die Sekundärwicklung werden vorge fertigt. Die mit dem Abdeckring (11) versehene Sekundär wicklung (10) wird mit Hilfe eines Werkzeuges in die untere Isolationshalbschale (13) gepreßt. Hierbei ist darauf zu achten, daß die Anschlüsse (12) genau an der Durchführung (15) liegen. Die Primärwicklung wird mit ihren axial herausgeführten Anschlüssen (5, 6) nun zen trisch in die Sekundärwicklung eingelegt. Den Anschluß bildet die zweite Isolationshalbschale (13), die auch mittels eines Werkzeuges auf die herausragende zweite Hälfte der Sekundärwicklung aufgepreßt wird. Dadurch, daß die äußeren Innenflächen (14) zum Abdeckring (11) ent gegengesetzt konisch verlaufen, entsteht nach der Montage eine quasi homogene Verbindung zwishen Abdeckring und Isolationshalbschalen.

Diese Verbindungsart ist nur dann durchführbar, wenn alle verwendeten Einzelteile in engen Toleranzen gefertigt werden. Durch diese Montageart entstehen quasi unendlich lange Kriechwege, welche eine optimale Isolation dar stellen. Beim abschließenden Wärmeprozeß tempert das Ma terial außerdem noch. Die zwar aus Einzelteilen entstan dene Einheit gewährleisten aber nach allen Seiten eine gleichmäßige Wandstärke.

Damit die beiden Isolationshalbschalen (13) aber nicht durch mechanische äußere Einflüsse unbeabsichtigt ge trennt werden, werden sie mit geeigneten hochisolierenden Mitteln (16) verbunden. Wie aus der Fig. 4 ersichtlich ist, stehen nach der Montage keine Teile in axialer Rich tung hervor. Diese konstruktive Gestaltung hat den Vor teil, daß mehrere Heizwandler direkt untereinander ver bunden (18) werden können. Ein solches Paket von Heiz wandlern läßt sich ohne weiteres in einen Röntgengenera tor montieren.

Die Anschlüsse (5) der Primärwicklung und der Schirmwick lung (4) werden an den Mantelflächen angeschraubt. Den Abschluß bildet die Montage des Ferritkernes (19), der aus zwei Hälften besteht. Der Ferritkern (19) ist voll kommen von den beiden Isolationshalbschalen (13) einge schlossen. Die Isolationshalbschalen (13) verfügen über eine zentrische Bohrung, durch welche ein Schenkel der U-förmigen Ferritkernhälfte hindurch geht. Umschlossen wird dieser Schenkel vom Spulenkörper (1) der Primärwicklung, die sich wiederum mechanisch gegen den Anschlag (17) abstützt und somit gegen Verrut schen festgesetzt ist.

Der zweite Schenkel der U-förmigen Ferritkernhälfte (19) liegt in der Einbuchtung (21). Durch diese Einbuchtung (21) wird sichergestellt, daß der Ferritkern (19) gegen äußere mechanische Beanspruchungen abgesichert ist. Gleichzeitig wird durch diese konstruktive Maßnahme sichergestellt, daß der Heizwandler in seinen mecha nischen Ausmaßen wesentlich kleiner ist, als bekannte Heizwandler in der Ausführung mit einem Schnittbandkern. Trotz der enormen kleinen mechanischen Abmessungen liefert der Heizwandler eine ebenso große Leistung wie Heizwandler mit Schnittbandkernen.

Durch die Verwendung eines Ferritkernes mit einem kreis runden Querschnitt ist auch eine enge magnetische Kopp lung zu den Primär- und Sekundärwicklungen gegeben.

Die beiden Ferritkernhälften werden an ihren Stoßflächen mit geeignetem Kleber miteinander verklebt. Dieses ist notwendig, damit bei starker Stoßbelastung auch kleinste Verschiebungen der beiden Ferritkernhälften keine unzu lässige Induktionsveränderung verursachen können.

Aufgrund der konstruktiven Maßnahme, daß nur ein Schenkel bewickelt ist, sind die Isolationsvorkehrungen der Sekundärwicklung (12), welche auf Hochspannungspotential liegt, gut zu lösen. In Fig. 4 wird dieses anschaulich dargestellt. Der Ferritkern (19) und die Anschlüsse der Primärwicklung (5) sowie der auf Erdpotential liegenden Schirmwicklung (6) befinden sich gegenüber dem Anschluß der Sekundärwicklung (12), die auf Hochspannungspotential liegt.

Eine zusätzliche Isoliermaßnahme ist nicht zu treffen, da der konstruktive Aufbau alle erforderlichen Mindestab stände gewährleistet. Große Isoliermaßnahmen treten da gegen bei herkömmlichen Schnittbandkernen auf.

Die Erfindung zeigt somit einen Heizwandler, der in seinen mechanischen Abmessungen extrem klein ist und trotzdem mit 125 kV betrieben werden kann.

Beschreibung der Zeichnungen

Der Gegenstand der Anmeldung wird durch folgende Zeichnungen deutlich erkennbar:

Fig. 1 Schnittzeichnung der Primärwicklung mit Schirmwicklung,

Fig. 2 Primär- und Schirmwicklung mit Anschlüssen von oben gesehen,

Fig. 3 Sekundärwicklung mit Isolationshalbschalen,

Fig. 4 Zusammenbauzeichnung des Heizwandlers.

Bezugszeichenverzeichnis 1) Spulenkörper der Primärwicklung
2) Primärwicklung
3) Isolierung
4) Schirmwicklung
5) Anschlüsse der Primärwicklung
6) Anschluß der Schirmwicklung
7) Ausklinkung
8) Öffnung der Schirmwicklung
9) Spulenkörper der Sekundärwicklung
10) Sekundärwicklung
11) Abdeckung
12) Anschlüsse der Sekundärwicklung
13) Isolationshalbschale
14) Konische Innenfläche
15) Durchführung für Sekundäranschlüsse
16) Verbindungsmittel
17) Anschlag für Primärwicklung
18) Stapelverbindung
19) Ferritkern
20) Klebefläche
21) Einbuchtung

Claims

1. Heizwandler als Durchflußwandler, mit einem Wechselrichter betrieben, für einen Röntgengenerator zur Speisung der Röntgenröhrenheizung, dessen Magnetkern aus zwei U-förmigen Ferritkernhälften besteht, von denen min destens ein Schenkel kreisrunden Querschnitt aufweist, und welche unlöslich miteinander verklebt sind, und dessen Spulenkörper und schalenartige Abdeckungen aus Polypropylen bestehen, dadurch gekennzeichnet,
daß beide Hälften des Ferritkerns (19) kreisrunden Quer schnitt aufweisen, wobei ein Schenkel des Ferritkernes (19) einseitig in einer Einbuchtung (21) der als zwei gleiche Isolationshalbschalen (13) ausgebildeten Abdec kungen angeordnet ist, damit keine mechanische Belastung durch Befestigungen des Heizwandlers auftritt,
daß der andere Schenkel zentrisch eingebettet ist in die Isolationshalb schalen (13), die Anschlüsse der Primärwicklung und einer Schirmwicklung sich auf der Seite befinden, wo der Ferritkern in der Einbuchtung liegt und die sekundären Hochspannungsanschlüsse auf der gegenüberliegenden Seite sich befinden und
daß ein elektrisch isolierender Abdeckring (11) der Sekundär- Hochspannungs-Wicklung (10) in axialer Richtung außen nach beiden Seiten konisch ausgeführt ist, damit er nach der Montage eine quasi homogene Verbindung mit den Isola tionshalbschalen (13), welche innen in axialer Richtung entgegengesetzt konisch ausgebildet sind, eingehen kann.

2. Heizwandler für einen Röntgengenerator nach An spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolationshalbschalen (13) an der Seite der sekun dären Hochspannungs-Anschlüsse mit Mitteln aus hochiso lierendem Material (16) verbunden sind.

3. Heizwandler für einen Röntgengenerator nach An spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärwicklung (2) von der nicht kurzgeschlossenen Schirmwicklung (4) umschlossen ist, an den Anschlußaus tritten Ausklinkungen (7) aufweist und auf Erdpotential liegt.

4. Heizwandler für einen Röntgengenerator nach den Ansprüchen 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärwicklung ohne zusätzliche Befestigungen in den Isolationshalbschalen (13), welche an den Stirnflächen Anschläge (17) haben, eingebettet ist.