-
Einrichtung, insbesondere Röntgeneinrichtung, zur Erzeugung einer
hohen Gleichspannung mittels einer Gleichrichter und Kondensatoren enthaltenden
Vervielfachungsschaltung Die Erfindung betrifft eine Einrichtung, insbesondere Röntgeneinrichtung,-
zur Erzeugung einer hohen Gleichspannung mittels einer Gleichrichter und Kondensatoren
enthaltenden Vervielfachungsschaltung (insbesondere mittels einer Delon-Greinacher-Schaltung),
die aus :einer Mehrzahl von Einheiten zusammengesetzt ist, von denen jede eine Wechselstromquellc
und Gleichrichter nebst Kondensatoren in Vervielfachuggsschaltung aufweist; die
Wechselstromquelle jeder Einheit besteht dabei aus einem Teil der in mehrere Teile
geteilten Sekundärwicklung eines einzigen Hochspannungstransformators, wobei die
einzelnen S,ekwndärwicklungsteile nebst Primärwicklung auf dem allen Einheiten gemeinsamen
Eisenkern aufgebracht sind. Derartige Einrichtungen werden nicht nur zur Erzeugung
von Röntgen-oder Kathodenstrahlen, sondern auch zu Prüfzwecken o. @dgl. benötigt.
Erfindungsgemäß besteht die SekundärwIcklung des Hochspannungstransformators aus
einer Mehrzahl von Scheibenspulen, von denen jede mit den zugehörigen Gleichrichtern
und Kondensatoren zwischen zwei 'elektrisch leitenden, zweckmäßig kreisrunden Platten
mit einer zum Herüberschieben der Einheit über den mit der Primärwicklung versehenen
Eisenkern dienenden Bohrung angeordnet ist. Es. @empfiehlt sich, die Sekundärwicklungsteile
so anzuordnen, daß jeweils :die dem Eisenkern am nächsten liegende Wicklungslage
des Sekundärwicklumgsteiles jeder Einheit praktisch ,ein Gleichspannungspotential
gegenüber dem Eisenkern aufweist. 'Die Erfindung ermöglicht mit einfachen Mitteln
,eine-.uß@erst raumsparende und infolge # der günstigen Spannungs- bzw. Feldverteilung
sehr betriebssichere Konstruktion, die noch den weiteren. Vorteil hat, daß man die
Einrichtung durch Hinzufügen weiterer Einheiten und gleichzeitiges Verlängern des
Eisenkernes nachträglich auch für höhere Spannungen geeignet machen kann.
-
Es ist zwar schon eine Einrichtung zur Erzeugung hoher Spannungen
bekamntgeworden, die aus mehreren zusammenschaltbaren Einheiten besteht; jedoch
sitellt jede dieser Einheiten für sich einen vollständigen Gleichspannungserzeuger,
bestehend aus einer Wechsels.tromquelle, Gleichrichtern und Kondensatoren meiner'
Vervielfachungsschaltung, dar. Außerdem wird für jede Einheit als
Wechselstromquelle
:ein besonderer Hochspannungstransformator benötigt. Der durch die Erfindung erzielte
vorteilhafte Aufbau der gesamten Anordnung ist bei dieser bekannten Einrichtung
somit nicht erreichbar. Ferner ist auch schon ein Hochspannungstransformator bekanntgeworden,
bei dem die Sekundärwicklung aus einer Mehrzahl um den Eisenkern herumgelegter,
in ihrer Länge und in ihrem Durchmesser abgestufter WicklungszyIinder besteht, die
:durch zwischengeschaltete Gleichrichterventile; miteinander in Reihe verbunden
sind. Diese Anordnung hat aber lediglich den Zweck, :die Verwendung von Glühkathodenventilen
auch zur Erzeugung von sehr hohen Spannungen, für welche es keine Glühkathodenventile
mehr gibt, zu :ermöglichen, indem die Ventile innerhalb der Sekundärwicklung des
Hochspannungstransformators verteilt angeordnet werden. Mit der Erfindung, die einen
ganz anderen Zweck verfolgt, hat diese bekannte Einrichtung nichts zu tun.
-
Wie die Einrichtung gemäß der Erfindung weiter ausgebildet und im
:einzelnen angeordnet sein kann, , ist aus den einige Ausführungsbeispiele zeigenden
Abbildungen ersichtlich.
-
In der Abb. i ist schaltungsmäßig .eine z. B. aus vier Einheiten bestehende
Gleichspannungserzeugungseinrichtung dargestellt. Die Einheiten sind mit
A, B, C und D' bezeichnet; jede enthält einen Teil der in vier gleiche Wicklungsteile
11, 12, 13 und 14 unterteilten Sekundärwicklung. Der Eisenkern 15 und die
an die Speisespannung, z. B. an die Netzspannung, anzuschließende Primärwicklung
16 sind allen Einheiten gemeinsam. Die Primärwicklung ist über die ganze Eisenkernlänge
gleichmäßig verteilt. Außer dem Sekundärwicklungsteil enthält jede der vier Einheiten
zwei Gleichrichter 17, 18 und zwei Kondensatoren i9, 2o in der Vervielfachüngss:chaltung,
hier in der Delon-Greinä:cher-Schaltung. Erdet man den Punkt 2 i und verbindet man
den Punkt 22 der Einheit A mit dem dem beerdeten Punkt 2 i entsprechenden Punkt
23 der 'Einheit B und schaltet die weiteren Einheiten in entsprechender Weise in
Reihe, so :erhält man zwischen den Punkten 2i und 24 :eine gegenüber Erde negative
gleichgerichtete Spannung von dem vierfachen Betrage der in einer Einheit erzeugten
Gleichspannung. An diese Spannung kann dann beispielsweise eine Röntgen-oder Kathodenstrahlröhre
:oder :ein anderer Verbraucher angeschlossen werden. Vermehrt man die Zahl der Einheiten,
so erhöht sich die Spannung entsprechend. Erdet man dagegen den Punkt 22 und verbindet
den Punkt 21 mit dem dem Punkt 22 entsprechenden Punkt der Einheit B und schließt
die weiteren Einheiten entsprechend in Reihe an, so :erhält man eine gegenüber Erde
positive gleichgerichtete Spannung von derselben Höhe, an welche man natürlich auch
den Verbraucher anschließen kann. Man kann aber auch diese letztgenannte Schaltungsanordnung
zusammen mit der in Abb. i dargestellten, d. h. also zwei Gleichspannungserzeuger
mit positiver bzw. negativer Spannung gegen Erde verwenden und den Verbraucher zwischen
deren beide Hochspannungsklemmen legen, so daß er mit der doppelten Spannung betrieben
wird.
-
Die, Abb.2 zeigt schematisch im Schnitt, wie eine solche Einheit konstruktiv
ausgebildet sein kann, während in Abb. 3 :eine Aufsicht dargestellt ist. Der zu
der Einheit gehärige Sekundärwicklungsteil besitzt die Form einer Scheibenspule
25, die zusammen mit den hier als Gleichrichter benutzten Glühkathodenventilen 26;
27 und :den Kündensatoren 28, 29 der Vervielfachungsschaltung zwischen zwei kreisrunden,
elektrisch leitenden Platten, vorzugsweise Aluminiumscheiben 30,31, liegt.
Diese besitzen :eine dem Innendurchmesser der Scheibenspule 25 entsprechende Bohrung,
durch welche der mit der Primärwicklung 16 bewickelte, zweckmäßig geerdete Eisenkern
15 mitsamt einem ihn umgebenden Isolierzylinder 32 hindurchgeht. Die Scheiben 3o,
3 i sind mit den beiden Anschlußpolen der Einheit durch Leitungsstücke 33, 34 verbunden,
so daß sie beim Aneinanderreihen der einzelnen Einheiten deren Reihenverbindung
herstellen, indem die obere Scheibe der einen Einheit unmittelbar an der unteren
Scheibe der benachharten Einheit anliegt. Die Scheiben sorgen gleichzeitig für eine
gleichmäßige Potentialsteuerung des Gleichspannungserzeugers. Der Isolierzylinder32
besteht aus :einem Isoliermaterial, welches die Fähigkeit hat, sich elektrisch aufzuladen
und .die Ladung fast verlustlos beizubehalten, z. B. Hartgummi, Quarz; Edelkunstharze.
Da es sich um die Isolierung von Gleichspannungen handelt, braucht man bei Verwendung
derartigen Isoliermaterials keine Metallbelegungen innen und außen am Isolierzylinder
vorzusehen; trotzdem ist ein Glimmen der zwischen Eisenkern und Isolierzylinder
bzw. Sekundärwicklung nebst Scheiben und Isolierzylinder nicht zu befürchten, da
die Feldbeanspruchung in das Material des Isolierzylinders infolgedessen oben geschilderter
Eigenschaften gelegt ist. Die beiden :Scheiben 3o, 31 jeder Einheit sind durch einen
zweckmäßig aus dem gleichen Isoliermaterial hergestellten Mantel 35 verbanden,
der die zwischen den Platten liegende Spule 25 nebst Verteilern und Kondensatoren
rings
umgibt. Man kann diese. einzelnen Mäntel aber auch fortlassen und sämtliche Einheiten
mitsamt ihren Metallscheiben von einem einzigen Isoliermantel. umhüllen lassen,
dessen Material zweckmäßig auch die geschilderten Eigenschaften aufweist. Der Metalldeckel
der obersten Scheibe und der .Metallboden der unterstem. Einheit können dann als
Abschlüsse dieses Isoliermantels: dienen und gegebenenfalls dementsprechend größer
als die übrig .en Metallscheiben ausgebildet sein. Die für die Glühkathodenventile
bienö.tigten Heizspannungen werden- sauf folgende Weise :erzeugt: Durch ,entsprechende
Bohrungen 36, 37 in den Scheiben 30, 3 i der einzelnen Einheiten sind zwei Eisenkerne
38, 39 mit je einer in der Abbildung nicht dargestellten Primärwicklung sowie einem
jebenfalls nicht bezeichneten Isolierzylinder hindurchgeführt. In jeder Einheit
liegen nun zwei Wicklungen, von denen die eine zur Speisung des Heizfadens des Ventils
26, die andere zur Speisung des Heizfadens des anderen Ventils 27 dient. Die eine,
Wicklung umgibt als Scheibenspule den Eisenkern 38, die andere den Eisenkern 39.
Die Anordnung dieser beiden Heiztransformatoren ist also ähnlich wie die des Hochspannungstransformators,
der Übersichtlichkeit halb-er aber in der Zeichnung nicht dargestellt.
-
Wenn man an Stelle der Glübkathodenventile rotierende Gleichrichter
verwenden will, so werden diese zweckmäßig von einer bzw. zwei gemeinsamen, durch
alle Einheiten hindurchgehenden Isolierwellen angetrieben. Gegebenenfalls kann man
.auch Trockengleichrichter in die Einheiten einbauen.
-
Will man zur Verringerung der -Streuung des Hochspannungstransformators
diesen mit einem geschlossenen Eisenkern ausrüsten, so kann man einen parallel zum
Eisenkern 15
verlaufenden Eis-enkernschenkel@durch eine in Ab.b. 3 gestrichelt
angedeutete Bohrung 40 in den Metallscheiben aller Einheiten hindurchführen und
die beiden Eisenschenkel da= durch zwei Joche magnetisch verbinden. Wie aus Ab.b.4
ersichtlich ist, wird der zweite Schenkel 4 i ebenso wie der Schenkel
15 mit einem Isolierzylinder 42 umgeben. Auf der Seite des Eisenkernes, auf
der nach Herübterschieben der Einheiten der Hochspannungspol liegt, müssen die Isolierzylinder
32 Und 42 geschlossen sein, um seinen überschlag von dem geerdeten Eisenkern zum
Hochspannungspol, d. h. der oberen Metallscheibe der obersten Einheit, zu verhindern.
Die zum Abschluß der Isolierzylinder 32 und 42 dienenden Isolierscheiben 43 und
44 bestehen aus demselben Material wie die Isolierzylinder und bilden zur" Vermeidung
von Trennfugen zweckmäßig ein Stück mit ihnen. Über diese Scheiben wird ,dann das
betreffende Jochstück 45 gelegt. Die Scheiben 43 und 44 können natürlich auf den
Schenkeln 15
bzw. 41 aufliegen, um die Luftspalte im Eisenweg möglichst klein
zu machen. .
-
Diese etwas umständliche Art der Isolierung kann man vermeiden, wenn
man die Einheiten in der aus Abb. 5 ersichtlichen Art und Weise auf dem beiderseits
offenen, den Schenkel 15 mit Primärwicklung umgebenden Isolierzylinder 32
.anordnet und schaltet. Dann nimmt von den beiden Enden des Schenkels 15
her die Spannung nach der Mitte hin zu. Zwischen den Metallscheiben der - einzelnen
Einheiten müssen dann aber Isolierscheiben. oder entsprechende Luftzwischenräume
vorgesehen sein. Die Joche 45 und 46 können dann unmittelbar ohne Luftspalte ,auf
die Schenkel 15 und 4 1 aufgelegt werden. Die Abb. 5 zeigt gleichzeitig,
daß man den zweiten Schenkel4i auch außerhalb. der Einheiten anordnen kann, wobei
auf den Isollerzylinder 42 verzichtet werden kann, wenn sein. Abstand von den Einheiten
genügend -groß ist.
-
Um den Betriebszustand der Gleichrichter überwachen zu können, ..empfiehlt
.es sich, in den Isoliermänteln 35 -bzw. in dem alle Einheiten umhüllenden Isoliermantel
Beobachtungs,öffnungen vorzusehen. Auch ist es möglich, Signalvorrichtungen anzuordnen,
die das Versagen .eines Gleichrichters, insbesondere das Durchbrennen des Heizfadens
der gegebenenfalls benutzten Glühkathodenventile anzeigen, damit möglichst schnell
das Auswechseln des oder der fehlerhaften Teile erfolgen kann.. , ,