DE751341C

DE751341C - Roentgengeraet mit Einknopfbedienung fuer die Werkstoffuntersuchung

Info

Publication number: DE751341C
Application number: DES145581D
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dipl-Ing Bauer
Original assignee: Siemens and Halske AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens and Halske AG; Siemens Corp
Priority date: 1941-05-31
Filing date: 1941-05-31
Publication date: 1952-12-22

Description

AUSGEGEBENAM 22. DEZEMBER 1952

REIGHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21 g GRUPPE 20

. Rudolf Bauer, Berlin

ist als Erfinder genannt worden

Siemens & Halske A. G., Berlin und München

(Ges. v. 15.7.51) Patenterteilung bekanntgemacht am 15. Juni 1944

An die Röntgengeräte für die Werkstoffuntersuchung wird nicht nur die Forderung gestellt, daß sie leicht .und von wenig geschultem Personal bedienbar sind, sondern es wird auch gewünscht, daß sie für jedl'e Scheitel-Spannung mit größtmöglicher Leistung betrieben werden können, damit die Belichtungs¹-zeiten kurz bleiben. Diese beiden· Forderungen lassen sich in der Praxis jedoch sehr schwef miteinander vereinigen, da die Einstellung der Scheitelspannung und des Heizstromes bekanntlich nach bestimmten Gesetzmäßigkeiten vorgenommen werden muß, die auis Tabellen an Hand der Meßwerte ziu ermitteln sind. Da außerdem noch die Eigenschaften des zu untersuchenden Materials sowie die Fokusabstände, die Filterung usw. zu berücksichtigen sind, ist für die Bedienung der bekannten Geräte ein erheblicher Aufwand an, geistiger Arbeit erforderlich. ■ so

Zur Vereinfachung der Bedienung sind nun schon Röntgengeräte mit Einknopfbedienung bekannt, bei denen neben einer selbsttätigen Regelung der Eingangsspaniniung, mit der gleichzeitig die Regelung der Heizspannung der Ventile der Röntgenröhre verbunden ist, eine zwangsläufige Kupplung der Handn regelung· der Röntgenitransformatorprimärr

Spannung mit der Regelung der Röntgenröhrenheiizung vorgesehen ist. Auf diese Weise ist jeweils einer bestimmten Stellung des Bedienungsknopfes der Handregelung ein bestimmtes Wertepaar: Röntgenröhrenstrom in m-A — Scheitelspannung in kV_s zugeordnet, d. h. die Regelung der Scheitelspannung und des Röhrenstromes erfolgt nach einem bestimmten Nomograniim.

ίο Die Beziehung zwischen Scheitelspannung U₃ und Röhrenstrom J₁. zeigt die Fig. 2. Die Grenzleistung Λ" in der Röhre darf nur bis zu einem durch die gestrichelte Ordinate angedeuteten Wert der Scheitelspannung ansteigen und muß von dort ab konstant bleiben. An jenem Punkt ist nämlich der maximale Strom erreicht, dessen Belastung die Anode gerade noch verträgt. Der Heizstrom muß daher in der Weise geregelt werden, daß die Kurve J_r erzielt wird, welche bis zu der gestrichelten Ordinate ansteigt und von dort ab j entsprechend den gesetzmäßigen Zusammen- . hängen etwa einer Hyperbelfuniktion folgend i wieder abfällt. Die entsprechende Heizspan- | nung ist in der Kurve U₁J dargestellt, wobei j ersichtlich ist, daß zunächst mit maximaler _; Heizspannung gearbeitet wird, die dann stetig abnehmen muß.

Bei einer Einknopf bedieming muß daher für jede Änderung der Scheitelspannung eine entsprechende Änderung der Heizspannung vorgenommen werden, d. h. es muß eine Nomogrammregelung erfolgen. Da man nun nicht die Hochspannung selbst, -sondern die Primärspannung des Röntgentransformators regelt, muß das Nomogramm, nach dem die Regelung der Heizspannung erfolgt, in entsprechender Abhängigkeit gestaltet werden. Zwischen der Scheitelspannung U_s und der Primärspannung U_v am Röntgentransformator besteht nicht nur das theoretische Übersetzungs- und Schaltungsverhältnis, sondern es liegt auch eine starke Abhängigkeit dieser beiden Größen vom entnommenen Strom J₁. vor. Wie Fig. 3 zeigt, ergibt sich als Zusammen- j hang zwischen diesen Größen eine Kurven- : schar mit dem Parameter J₁., wie sie für das j Arbeiten mit Röntgenröhren bekannt i-st. Der früher freie und vieldeutige Zusammenhang zwischen U_s und J₁. wird nunmehr zu einem ! zwangsläufigen und eindeutigen gemacht, der j in der stark ausgezeichneten Kurve angedeutet ist. Diese Kurve gibt das Nomogramm für die Regelung der Heizspannung. Die eindeutige Beziehung zwischen U_s, U_p und J_r einerseits und die gleichfalls eindeutige Beziehung zwischen Un, U₃ und /_r andererseits gestattet also, die Regelung der gewünschten Größen U_s und /_r auf die Regelung der zugänglichen

zurückzuführen. Die Erfindung stellt sich nun die Aufgabe,

_r
Größen U₁₁ und

die nomogrammäßige Regelung der Heizspannung dtes Röntgenrohres und damit des Röhrenstromes in bezug auf die Scheitelspannung in. möglichst einfacher und vorteilhafter Weise durchzuführen. Dies wird dadurch erreicht, daß der Regler der Röntg:nröhrenheizspannung aus einem Widerstand (Potentiometer) besteht, dem durch Verbindung mit mehreren Anzapfungen des Hauptreglers bzw. eines Zusatztransformators eine bestimmte Charakteristik aufgeprägt ist.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung ist es in besonders einfacher Weise möglich, z. Ii. durch Veränderung der Abgriffe am Potentiometer oder am Zusatztransformator, die Reglercharakteristik und damit den Xomograminverlauf nach Bedarf zu ändern.

An Hand eines Ausführungsbeispieles gemäß Fig. ι seien nun die Einzelheiton der Erfindung näher beschrieben.

In Fig. ι stellt 1 das Gerät für die Einknopfbedienung der Röntgenanlage und 2 einen anderen Geräteteil, der die Hochspannungstransformatoren und Ventile enthält, dar. während mit 3 die Röntgenröhre bezeichnet ist. Die Netzspannung wird dem Klemmenpaar 4 zugeführt und gelangt über die Sicherungen 5 an den Hauptregler 6 mit zwei beweglichen Kontakten 7, 8 sowie mehreren festen Anzapfungen. Der Regler kann zweckmäßigerweise als Ringkernregler ausgebildet sein. Zur Konstanthaltung und Regelung der Eingangsspannung dient ein über ein Relais 9 gesteuerter "Motor 1 o, der den Kontakt 8 verstellt. An diesem Kontakt ist die Primärwicklung eines Zusatztransformators 11 angeschlossen, deren anderer Pol mit der Mittelanzapfung des Reglers 6 verbunden ist. Die Sekundärwicklung des Transformators 11 liegt in dem Eingangskreis des Reglers 6. Treten nun Spannungsschwankungen im Netz auf, SO' spricht Relais 9, das entweder ein wattmetrisches Relais oder aber ein Drehspulrelais mit Gleichrichter sein kann, an. und der Kontakt 8 wird in entsprechender Weise verstellt. Diese Art der Regelung bringt den \^Torteil mit sich, daß nicht nur Spannungsschwankungen des Netzes, sondern auch der Eigenabfall des Reglers kompensiert werden.

Die Speisung der Röntgentrafos 12. 13 erfolgt über den vom Handregler 14 betätigten Kontakt/ über einen Zusatzwandler 15, dessen Zweck und Wirkungsweise noch erläutert werden wird, sowie über ein Schaltschütz 16. Zur Messung der Primärspannung der Röntgentrafos dient ein Spannungsmesser 17 mit einem Vorwiderstand 18, dessen Bedeutung ebenfalls noch erläutert werden wird.

Die Regelung des Röhrenstromes der Röntgenröhre geschieht hier wie üblich durch Regelung der Heizspannung am Heiztransfor-

niator 19 der Röntgenröhre, und zwar unter Zuhilfenahme eines Reglers 20. Dieser Regler 20 besteht erfindungsgemäß aus einem Widerstand 21 und einem beweglichen Abgriff 22, wobei der Widerstand mit mehreren verstellbaren Kontakten versehen ist, welche entweder an verschiedene Anzapfungen des Hauptregfers 6 gelegt sind oder mit entsprechenden Anzapfungen eines Zusatztransformators- 23, der an den Hauptregler angeschlossen ist, verbunden sind.

Die Regelung der Primärspannung U erfolgt mit Hilfe des Bedieniungsknopfes 14 durch den beweglichen Kontakt 7. Mit diesem Regelmittel ist der bewegliche Kontakt 22 gekuppelt, der nun nach dem obenerwähnten- Nomogramm gesteuert werden muß. Hierzu wird durch die Anzapfungen des Trafos 23 und deren regelbare Zuführungen zu dem Widierstand-21 diesem von vornherein ein bestimmtes Nomogramm aufgeprägt. Wie die Zeichnung erkennen läßt, beginnt von links nach rechts die Regelung zunächst bis zu einem konstanten WeTt, der dann während einer Zeit, solange der Kontakt 22 auf dem festen Kontaktstück 24 schleift, erhalten bleibt. Von da ab nimmt die Spannung dauernd ab, und zwar zunächst verhältnismäßig viel, was an dsm verhältnismäßig kurzen Abstand der AnschLußkontakte erkenntlich ist, der sich dann vergrößert, wodurch eine flachere Regler-Charakteristik erzielt wird. Der bewegliche Kontakt 22 des Heizspänniungsrcglers ist über einen Widerstand 25 mit dem Heiztransformator 19 der Röntgen röhre verbunden. Durch diese Nbmogrammregalung wird jedem Wert der -Scheitelispannung ein ganz bestimmter Wert des Röhren-■stromes> zugeordnet, so daß den Stellungen des Bediienungsknopfes 14 feste Wertpaare J_T, U_s zugeordnet werden können.

Da nun auch die jeweilige Länge des Röntgenröhrenkabels, also des Zuleitungskabel'S zwischen Apparatur und Röntgenröhre: auf jene bereits erwähnten Werte von Einfluß ist, können, sofern Kabel verschiedener Länge benutzt werden, müssen, Mittel vorgesehen werden, um diesen Einfluß wieder auszu-

- gleichen. Zu diesem Zweck sind der bereits erwähnte Wandler 15 sowie die veränderlichen Widerstände 18 und 25 vorgesehen, die gemeinsam betätigt werden. Der Wandler 15 ändert praktisch das Übersetzungsverhältnis des Röntgentraf os 12, der Widerstand 25 ändert den Heizstrom, und der Widerstand! 18 dient zur Anpassung des Meßbereiches des in kV_s geeichten Voltmeters 17, wodurch dessen Eichung auch bai geänderten Bedingungen gültig bleibt.

Neben den obenerwähnten Regelungen ist es außerdem noch erforderlich, für die Konstanthaltung der Heizspannung dtes bzw. der Ventile zu sorgen. Die Heizung der Ventile im vorliegenden FaM, die einerseits über den Trafo' 26 und andererseits über den Trafo- 27 erfolgt, ist an den Hauptregler 6 angeschlossen. Der eine Anschluß liegt unmittelbar an einem Ende des Reglers 6", wobei in diesem Leitungs-. zug die von dem Bedienungsknopf 14 zu betätigenden Schaltkontakte 28 liegen. Der andere Anschluß liegt über die beiden veränderbaren Widerstände 29 und 30 an einer festen Anzapfung des Reglers 6.

Schließlich ist als weitere selbsttätige Regelung die einer gegebenenfalls verwendeten Fokussierungsspule 31 zu nennen. Die Spule erhält ihren Strom aus den beiden Trafos 32 und 33, von denen der ers-tere an den Primärkrei'Si des Röntgentrafos angeschlossen ist, während der andere unmittelbar an festen Anzapfungen des Reglers 6 liegt. Dadurch wird erreicht, daß zu der festen Spannung des Trafos 33 eine entsprechend der Primärspannung veränderliche Spannung über dem Trafo 32 hinzugefügt wird. Die Fokussierung ist damit also, wie es die gesetzmäßigen Zusamimenhänge erfordern, von der Primärspannung bzw. von der Scheitel spannung der Röntgenröhre abhängig.

Die selbsttätige Regelung der verschiedenen Größen bzw. die Einiknopfbedienung macht einen umfassenden Schutz der Röhre gegen Fehler und Störungen erforderlich. Hierzu dient im wesentlichen das Schaltschütz 16, dessen. Betätigung von dem Zustand einer Reihe von Hilfsrelais abhängig ist. Bei- der Inbetriebnahme des Gerätes müssen folgende Hauptforderungen erfüllt sein, um eine Überlastung zu verhindern: Zunächst muß der Regler 6 bzw. dessen Bedienungsknopf 14 in die Nullstellung gebracht sein. Diese Nullstellung wird durch einen Kontakt 34 kontrolliert. Ferner muß die Pumpe 35'für das Kühlmittel in Betrieb sein bzw. es muß ein bestimmter Kühlmittelumlauf oder Druck vorhanden sein. Zur Kontrolle des SoMzustandes dient der Kontakt 36, der dann geschlossen ist. Ferner muß die Belichtungsuhr 37 aufgezogen sein, so daß ein Kontakt 38 geschlossen ist. Sind alle diese Forderungen erfüllt und wird nunmehr der Bedienungsknopf 14 herausgezogen, so'wird das Relais 40, das seinen Strom über den Hilfs-transformator 52 sowie die Kontakte 39 erhält, -erregt, und es schließen sich der Arbeitskontakt 41 sowie der Selbsthaltekontakt 42. Diese SchalitsteMung bedeutet eine Vorbereitung der Einschaltung des Schützes 16, die aber erst dann hervorgerufen werden kann, wenn der Bedienungsknopf 14 wieder hineingedrückt wird, wobei er neben den Kontakten 28 für die Heizung dier Ventile die Kontakte 43 schließt. Nun können durch Drücken der Taste 45 die Starteinrichtung

oder der Synchronantrieb der Belichtungsuhr 37, beispielsweise durch eine Wicklung 46, betätigt und außerdem der Selbsthaltekontakt 47 ül>er die Wicklung 48 eingelegt werden. Das Schaltschütz 16 weist neben den Kontakten im Zuge der Primärleitungen einen Arbeitskontakt 49 auf, der an Stelle des Kontaktes 34, welcher bei Herauf regeln sich öffnet, den Relaiskreis geschlossen hält. Erwähnt sei noch, daß ein weiterer Schutzkontakt 50, der durch ein Relais 51 betätigt wird, vorgesehen ist, welcher die Röhre gegen evtl. Stoßen der Ventile schützen soll. Fällt nun einer jener Kontakte aus bzw. schaltet man durch Herausziehen des Knopfes 14 das Gerät ab, so fällt einerseits das Schaltschütz 16 heraus und andererseits wird die Bel.ichtungsuhr 37 stillgesetzt. Dies hat den Vorteil, daß man zui Wiederauf η ahme des Betriebes bzw. zur Beendigung der Belichtung genau über die noch erforderliche Belichtungszeit im Bilde ist.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

ι. Röntgengerät für die Weckstoffuntersuehung mit Einknopfbedienung, bei welcher neben einer selbsttätigen Regelung der Eingangsspannung, welche gleichzeitig die Regelung der Heizspannung der Ventile bewirkt, eine zwangsläufige Kupplung der Handragelung der Röntgentransformatoirprimärspannung mit der Regelung der Röntgenröhrenheizung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler der Röntgenröhrenheizspannung aus einem Widerstand besteht, dem durch Verbindung mit mehreren Anzapfungen des Hauptreglers bzw. eines Zusatztransformators eine bestimmte Charakteristik aufgeprägt ist.

2: Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für verschiedene Kabellängen zwischen Gerät und Röntgenröhre Regelimittel für das Übersetzungsverhältnis des Röntgentrafos vorgesehen sind·, die mit Regelmitteln der Röntgenröhrenheizung gekuppelt sind.

3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß einem im Primärkreis des Röntgentrafos liegenden, in Scheitelspannungswerten geeichten Spannungsmesser ein mit den Regelmittelii nach Anspruch 1 gekuppelter Vorwiderstand zugeschaltet ist.

4. Gerät nach Anspruch 1 zum Betriel>e einer Röntgenröhre mit Fokussierung, dadurch gekennzeichnet, daß die FokussierungsBpannuing aus einer festen, unmittelbar vom Hauptregler abgegriffenen Spannung und einem mit der Röntgentrafoprimärspannung veränderlichen Wert zusammengesetzt ist.

5. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schaltschütz vorgesehen ist, welches die Einschaltung des Gerätes verhindert, wenn der Hauptregler nicht in der Nullstellung ist bzw. die Kühlung nicht betriebsfertig arbeitet und die Belichtungsuhr nicht voreingestellt ist.

6. Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Belichtungsuhr stillgesetzt wird, wenn das Schaltschütz herausfällt oder abgeschaltet wird.

7. Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig mit dem Arbeitsstromkreis des Sc'haltschützes der Heizstromkreis der Röntgen- und Ventilröhren geschlossen wird.

8. Gerät nach den Ansprüchen 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Bedienungsknopf für den Hauptregler gleichzeitig als Schalter für die Vorbereitung und Ausschaltung des Schaltschützes sowie zum Einschalten
dient.

des Röhrenheizkreises

Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik s<ind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden:

Deutsche Patentschriften Xr. 295 024, 439 742, 469 9²⁽>;

britische Patentschrift Nr. 478348; USA.-Patentschrift Nr. 1 236051.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 5610 12.