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Röntgenanlage mit Hochfrequenzbetrieb, insbesondere fiir transportable Apparate.
Die bisher zumeist gebräuchlichen Röntgenanlagen für ärztliche Zwecke sind sogenannte stationäre Anlagen, bei welchen der wahlweise Anschluss an Gleichstrom-oder Wechselstromnetze im Gegensatz zu ortsbeweglichen Apparaturen naturgemäss nicht erforderlich ist. Letztere sind bisher für den wahlweisen Anschluss an Gleich-oder Wechselstromnetze nicht verwendbar gewesen.
Demgegenüber betrifft die Erfindung eine stationäre oder transportable Röntgenanlage, die so eingerichtet ist, dass sie sowohl an Gleich-als auch an Wechselstromnetze angeschlossen werden kann.
In der Zeichnung ist die Erfindung teils schaubildlich, teils in Ansicht und teils in Schaltungschemen dargestellt.
Fig. 1 zeigt schaubildlich das Stativ der Anlage, Fig. 2 ist ein Längsschnitt durch einen Einzelteil der Anlage, Fig. 3 zeigt den Apparatekasten teils im Längsschnitt und teils in Stirnansicht und Fig. 4 ist eine Draufsicht auf den Apparatekasten. Fig. 5,6, 7 und 8 sind Schaltungsschemen für verschiedene Einzelteile der Anlage.
An Stelle der bisher für solche Röntgenanlagen verwendeten schweren, grossen, teuren und mit Ausgleichsgewichten versehenen wandartigen Stativen kommt, insbesondere bei ortsbeweglichen Einrichtungen, das aus Fig. l ersichtliche Stativ zur Anwendung. Es hat eine Klemmpratze 1, 2, deren Unter- teil als Rohrschelle 3 ausgebildet ist, in welcher der Ständer 4 eingeklemmt wird. Dieser ist zweckmässig als Rohr ausgestaltet, das vorteilhaft in der Mitte geteilt ist und hier eine Klemmschelle 5 zur Verbindung der beiden Rohrteile besitzt. Der Ständer 4 ist somit in der Pratze verschieb-, dreh-und feststellbar. Er nimmt eine Kreuzsehelle 6,7 auf, die ebenfalls festklemmbar ist und den Träger 8 für den Röhrentopf 9 enthält, welcher Träger aus einem Rohr, u. zw. aus Isoliermaterial besteht.
Der Pratzenteil ist zweckmässig auch als Querrohrschelle 10 ausgestaltet, die drehbar angesetzt ist. Das Stativ kann mittels der Pratze 1, 2 an jeder beliebigen Tischfläche 11, an Betträndern usw. festgeklemmt werden, so dass die Röntgenröhre die einmal eingestellte Lage zuverlässig beibehält. Um den Klemmpratzenteil beim Festklemmen genau übereinanderzubringen und eine Schrägstellung der Pratze 1 zu verhindern, ist zweckmässig eine in diese eingreifende Distanzschraube 12 vorgesehen. Das leicht zerlegbare, in einem kleinen Handkoffer unterzubringende, für alle Raumverhältnisse anwendbare Stativ kann für stationäre Anlagen anstatt der Klemmpratze 1, 2, 3 einen geeigneten Metallfuss erhalten.
Zwecks einfacher und für die betreffenden Personen durchaus gefahrloser Führung der Hoch-
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angebracht. Hiezu bildet der Teslatransformator, wie insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich, einen Bestand- teil des Stativs. Der Tragarm 8 des Stativs ist zu diesem Zwecke aus Isoliermaterial hergestellt, auf welchem die Spule des Teslatransformators angebracht wird, so dass der Tragarm 8 den Kern des Tesla- transformators 14 bildet. Dessen Spule ist in einer sie umschliessenden Hülle 15 aus Isoliermaterial luft- dicht und durchschlagssicher vergossen.
Die Zuleitung 16 zur Primärwicklung der Teslaspule, die nieder- gespannte hochfrequente Ströme führt, erfolgt zweckmässig durch das in der Kreuzschelle 6,7 des Stativs eingeklemmte Endteil des Tragarms 8, während der Hochspannungspol17 am anderen Ende des Trag- arms dicht bei der entsprechenden Röhrenelektrode mündet und durch seine Einkapslung sowie durch die gestrichelt angedeutete Schutzkappe 18 jeder zufälligen Berührung entzogen ist. Der Röhrentopf 9
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sitzt zweckmässig nicht in der Mitte, sondern seitlich am Tragarm 8, um die kürzeste Verbindung des Hochspannungspoles 17 der Teslaspule mit der entsprechenden Röhrenelektrode zu erreichen.
Die Hochspannungsleitung kann bei dieser Anordnung und Ausbildung durch ihre Kürze so gesichert werden, dass weder der Arzt noch der Patient mit der Leitung in Berührung kommen können, so dass deren Bewegungsfreiheit bei keiner Röhrenlage behindert und jedes Gefahrmoment beseitigt ist. Ferner kommen die bisher notwendigen umständlichen Zuführungen der Hochspannungsleitung zur Röntgenröhre in Wegfall.
Die Leitungen 16 der Teslaprimärwicklung führen zum Apparatekasten (Fig. 3 und 4), der die
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Beim Arbeiten mit Röntgenapparaten liegt die Gefahr des Übersehens der rechtzeitigen Ein-bzw.
Ausschaltung des Heizstromes sehr nahe, besonders dann, wenn die Glühkathodenröhre in dem undurchsichtigen Schutztopf 9 gelagert ist, so dass der Arzt das helle Leuchten des Heizdrahtes in der Röhre nicht erkennen kann. Um dieses Übersehen zu vermeiden, ist eine besondere Signallampe vorgesehen, die ihren Liehtkreis auf die Messinstrumente, Schalter u. dgl. wirft.
Auf der Schaltplatte 19 des Apparatekastens 20 befinden sich neben anderen Apparaten auch die Strommesser 22,23 für den Netz-und Heizstrom und das Milliamperemeter 24 für den Röhrenstrom.
Innerhalb dieser Messinstrumente ist die oben erwähnte Signallampe 25 angeordnet, die stehend oder liegend auf der Platte 19 befestigt sein kann und zweckentsprechend bunt, z. B. rot gefärbt, sowie unterbelastet ist, um nicht zu blenden. Die Lampe 25 kann von einer besonderen, am Heiztransformator angebrachten Wicklung gespeist werden und zeigt dann in Verbindung mit dem Heizstrominstrument 23 den eingeschalteten Glühstrom an. Statt dessen kann sie auch von einem kleinen in den Heizstromkreis gelegten gesonderten Transformator, dessen Primärwicklung von dem Glüstrom durchflossen wird und dessen Sekundärwicklung zur Lampe führt, gespeist werden.
Wird in der richtigen Stromfolge gearbeitet, so leuchtet die durch ihren Lichtschein alle Messskalen, Schalter u. dgl. deutlich sichtbar machende Signallampe 25 auf ; wenn dagegen erst der Hochspannungsschalter betätigt wird, so spricht die Apparatur nicht an und bleibt die Signallampe dunkel, was den Arzt sofort darauf aufmerksam macht, dass er falsch arbeitet, d. h. dass die Röntgenröhre nicht zur Aufnahme der Hochspannung bereit ist. Zur Messung des Röhrenstromes sind bei Hochfrequenzbetrieb die sonst verwendeten Drehspul-Milliamperemeter unbrauchbar, da durch die rasche Impulsfolge der durch die Glühkathodenröhre gleichgerichteten Stromstösse die Selbstinduktion der Messsystemspule bereits als Drossel wirkt.
Dementsprechend werden gemäss der
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von grösserem Messbereich, beispielsweise bis zu 0'5 Ampere in der handelsüblichen Ausführung verwendet. Diese Instrumente können bequem ablesbar, im Schaltkasten 20 der Röntgenapparatur eingebaut werden, da sie vermöge der besonderen Schaltung nicht hochspannungsführend sind. Die Glühkathoden-Röntgenröhre 13 (Fig. 5) mit Glühkathode 26 und Anode (Antikathode) 27 wird mittels des Teslatransformators, mit Strahlspule 28 und Stosskreisspule 29 betrieben, wobei die Glühkathode, wie bekannt, beispielweise mittels eines eisenhaltigen Transformators beheizt wird. Der Heiztransformator, bestehend aus Sekundärspule 30 und Primärspule 31, wird bei Gleichstromansehluss mit zerhacktem Gleichstrom beschickt.
In die Verbindung zwischen Niederspannungspol der Strahlspule 28 des Teslas, der zweckmässig mit einem Pol der Stosskreisspule 29 elektrisch verbunden ist, und dem einen Pol der Glühkathode wird nun die Primärspule 33 eines Stromwandlers eingeschaltet, während die Sekundärspulc. 34 direkt mit einem Hitzdrahtstrommesser 35 verbunden ist. Der Stromwandler 33, 34 ist beispielsweise auf eine zylindrische Spule 36 im Übersetzungsverhältnis 1 : 10 gewickelt, derart, dass einem Maximalstrom von 50 Milliampere der Primärspule 33 ein solcher von 500 Milliampere in der Sekundärspule 34 entspricht.
Da die Skalen der üblichen Hitzdrahtstrommesser noch eine Stromstärke von 1/10 des Skalenendwertes zu messen gestatten, ergibt sich somit als kleinste Messmöglichkeit ein Röhrenstrom von 5 Milliampere.
Zur Sicherung des Instrumentes vor Überlastung, z. B. bei Funkenübergang an der Röhre, ist ein Kurzschliesser 37 parallel zur Primär-oder Sekundärspule eingebaut, der diese normalerweise kurzschliesst und dadurch die Wirkung des Messwandlers aufhebt. Nur zum Einstellen des gewünschten Röhrenstroms wird durch Drücken auf den Knopf 38 der Kurzschluss aufgehoben, wodurch das Instrument sofort den primär fliessenden Strom anzeigt. Der Druckknopf 38 kann auch feststellbar sein, um gegebenenfalls dauernd den Röhrenstrom überwachen zu können.
Um bei Gleichstromansehluss den zum Betrieb der Teslaanordnung erforderlichen zerhackten Gleichstrom herzustellen, dient im allgemeinen ein elektromagnetischer Unterbrecher 42 (Fig. 6). Es ist naheliegend, den von diesem Unterbrecher gelieferten zerhackten Gleichstrom gleichzeitig zur Beschickung des Heiztransformators 44, 47 zu verwenden. Dies ist jedoch durchaus unzweckmässig, da der Strom durch den Unterbrecher 42 infolge seiner doppelten Funktion (Unterbrechung des Gleichstromes und gleichzeitig Funkenstrecke des Stosskreises 29,43) nicht regelmässig genug unterbrochen wird. Erfindungsgemäss werden nun zwei gesonderte Unterbrecher verwendet, von welchen der eine zum Betriebe der Teslaanordnung dient und der andere den zerhackten Gleichstrom für die Speisung des Heiztransformators liefert.
Dem Stromnetz (Fig. 6) wird der Betriebsstrp : q1 an den Anschlussstellen 39, 40 entnommen.
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Der Strom wird einerseits einem Unterbrechen zum Betriebe der Teslaeinrichtung, anderseits einem zweiten Unterbrecher zur Speisung des Heiztransformators zugeführt. Der Unterbrecher für die Teslaanordnung besteht aus der Erregerspule 41 mit davorliegendem Anker und Gegenkontakt 42. Parallel zur Unterbrecherstelle liegt der eigentliche Stosskreis, bestehend aus Kondensator 43 und Stosskreisspule 29. Diese erregt die Strahlspule 28 zu kräftigen, hochfrequenten Schwingungen, die der Anode 27 der Röntgenröhre zugeführt werden. Dieser Unterbrecher muss gleichzeitig als Löschfunkenstrecke wirken, daher oszillierende Entladungen geben. Der zweite, getrennt hievon vorgesehene Unterbrecher ist für die Speisung eines besonderen Transformators mit zerhacktem Gleichstrom bestimmt, der den Heizstrom für die Glühkathode 26 liefert.
Diese Einrichtung besteht aus dem zweiten Unterbrecher mit Erregerspule 44 und Anker und Gegenkontakt 45, aus dem Funkenlösehkondensator 46 parallel zur Unterbrecherstelle und der Sekundärwicklung 47. Zur Regelung des Heizstromes für die Glühkathode 26 ist ein Widerstand 48 vorgesehen ; 49 ist das Messinstrument zum Ablesen der Stärke des Heizstromes. Der den zerhackten Gleichstrom für den Heiztransformator erzeugende Unterbrecher 44, 45 kann infolge seiner Unabhängigkeit vom Unterbrecher 41, 42 durch entsprechende Bauart und geeignete Wahl des Funkenlöschkondensators 46 zu durchaus funkenfreiem Arbeiten bei regelmässiger Kontaktfolge gebracht werden, wodurch die notwendige Konstanz des Heizstromes der Röntgenröhre gewährleistet ist.
Als besonders günstige und universelle Ausbildung des Stosskreises 29,43 mit Unterbrecher 41, 42 dient die in den Fig. 7 und 8 dargestellte Schaltung. Der Unterbrecherbetrieb liefert nur bei Gleichstrom- anschluss befriedigende Resultate ; bei Wechselstromanschluss ergibt sich dagegen unregelmässiges und unwirtschaftliches Arbeiten. Die Erfindung ermöglicht nun durch besondere Schaltung einen durchaus gleichrationellen Betrieb für Gleich-und Wechselstrom. Fig. 7 zeigt die Schaltung für Wechselstrombetrieb ohne jeden Unterbrecher.
Durch Hintereinanderschalten der Selbstinduktionsspulen 41 mit einem Kondensator 43 können am Kondensator bei Erfüllung der Resonanzbedingungen mit der Netzfrequenz beliebig hohe Teilspannungen sowohl an der Selbstinduktion als auch am Kondensator auftreten, die zum Betriebe der Löschfunkenstrecke 50 ausreichen und damit in dem Stosskreis 43,29, 50 kräftige hoch-
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einer Stromaufnahme des Schwingungskreises von 1 : 5 Ampere eine Teilspannung von ungefähr 1500 Volt. Die Selbstinduktion 41 besteht zweckmässig aus zwei Hälften, die elektrisch getrennt, magnetisch aber vereinigt auf denselben Eisenkern gewickelt sind. Hiedurch wird unter Ausnützung der Gegeninduktivität der beiden Spulen Material-und Gewichtsersparnis erzielt.
Gleichzeitig wirken die beiden Spulen als Hochfrequenzdrosseln und blockieren das Netz gegen die Hochfrequenzschwingungen.
Das grundsätzlich Neue der Schaltung ist, dass die Stosskreiskapazität 43 nicht durch einen Hochspannungtransformator aufgeladen wird, sondern dass die Stosskreiskapazität ein direktes Glied im Primärstromkreis ist.
Erfindungsgemäss finden nun bei Gleichstromanschluss die Unterbrecherkontakte unter zweckentsprechender Ausbildung direkt als Löschfunkenstrecke Verwendung. Fig. 8 zeigt die hiezu erforderliche Schaltung. Die Anordnung der Selbstinduktionsspule ist gleich wie in Fig. 7, nur liegt zwischen beiden der Unterbrecher, bestehend aus Unterbrecherspule 51 mit Anker und Gegenkontakt 42, wobei die Stosskreiskapazität 43 und Stosskreisspule 29 parallel zur Unterbrecherstelle liegt. Bei Gleichstrombetrieb wirkt der Unterbrecher in der zur Schaltung in Fig. 6 angegebenen Weise.
Bei Verwendung von Wechselstrom wird der Unterbrecher durch Kurzschliessen der Spule mittels des Kurzsehlussbügels 52 ausser Wirkung gesetzt und die nunmehr von Hand aus einstellbare Unterbrecherstelle als Löschfankenstrecke benutzt.
Die bei der vorbeschriebenen Schaltung auftretenden, sehr starken hochfrequenten Ströme im Stromkreis bedingen nicht nur entsprechend grosse, sondern auch besonders gut gekühlte Kontakte am Unterbrecher, die gemäss der Erfindung aus auf Kupfer aufgeschweisstem Wolfram bestehen. Ebenso ist es auch erforderlich, dass die Kontaktflächen, sowohl beim Unterbreeherbetriebe als auch bei Verwendung der Einrichtung als Löschfunkenstrecke parallel bleiben, um die grossen Flächen voll auszunützen.
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