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Einrichtung zum Schutz gegen Hochspanmmgssehäden.
Es ist bekannt, die Patienten und das Bedienungspersonal in Röntgenanlagen gegen Hochspannung ?schäden bei Berührung Hochspannung führender Teile dadurch zu schützen, dass im Primärstromkreis des Hochspannungstransformators Schalter angeordnet sind, die infolge bestimmter. durch Berührung von Hochspannung führenden Teilen auftretender Vorgänge ausgelöst werden. Solehe Einrichtungen schalten oft zu spät ab, da die Schalter immer mit einer gewissen Verzögerung arbeiten.
Dieser schwerwiegende Nachteil wird erfindungsgemäss dadurch vermieden, dass an Stelle eines mechanisch wirkenden Aussehalters im Primärstromkreis, wie bisher üblich, eine vom Hochspannungkreis beeinflusste und bei Spannungsverschiebungen, die in diesem auftreten, sofort ansprechende Entladungsstreeke gleichzeitig in einem Stromkreis angeordnet sind, dessen Kurzschliessen durch die an der Entladungsstreeke übergehende Entladung einen Spannungsabfall i ! J1 Hochspannungskreise hervorruft.
Vorzugsweise überbrückt die Entladungsstrecke selbst die Primärwicklung eines Transformators oder es ist die Entladungsstrecke in den Sekundärkreis des Hochspannungstransforn ators geschaltet, so dass die Primärwicklung des Hochspannungstransformators bei Ansprechen der Entladungsstrecke spannungslos gemacht wird. Die Folge ist ein Verschwinden der Hochspannung. Es ist dadurch nahezu in demselben
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die lebensgefährliche Hochspannung verschwunden. Durch den hervorgerufenen Kurzschluss kommen nachträglich Höchststromauslöser in Tätigkeit, jedoch geschieht das nur zum Schutz des stromliefernden Netzes.
In der Fig. 1 ist die neue Einrichtung in einem Ausführungsbeispiel schen-atisch dargestellt. s ist die Hochspannungswicklung des etwa zum Röntgenröhrenbetrieb dienenden Transforn ators t.
Von ihren beiden Klemmen gehen die Hochspannungsleitungen in den Behandlungsraum und durehdringen dessen Wände mit den Durchführungen cl1 und d2. Diese sind in der üblichen Weise mit je einem Flansch/l,/ versehen, der aber nicht, wie sonst, geerdet wird. Vielmehr gehen von jedem Flansch Leitungen zu einer Entladungsstrecke I. Diese Entladungsstrecke kann als auswechselbare Patrone ausgebildet sein. Ihre Elektroden müssen aus solchen Stoffen bestehen, dass die beim Auftreten von Überspannung zwischen ihnen übergehenden elektrischen Entladungen einen Kurzschluss oder eine Liehtbogenentladung hervorrufen können.
Die beiden Elektroden sind gleichzeitig mit den Enden der Primärwicklung p des Hochspannungstransformators t verbunden.
Wird eine der beiden Hochspannungsleitungen an Erde gelegt, sei es über einen Ohmschen Widerstand oder durch einen zwischen Erde und Leitung auftretenden Funken, oder kommt die Hochspannungsleitung mit einem von Erde isolierten Körper grösserer Kapazität auf ähnliche Weise in Berührung, so entsteht an der anderen Hochspannungsleitung eine Überspannung ; allgemein gesprochen. tritt eine Spannungsverschiebung ein, die in der gewissermassen als Spannungsanzeiger wirkenden Entladung- strecke 1 pi ne Entladung hervorruft. Durch diese Entladung wird aber die vom Netz gespeiste Primärwicklung p des Transforn ators t kurzgesehlossen. Es bleibt also für diesen die Betriebsspannung aus und damit wird auch die Hoehspannungswipklung s spannungslos.
Zum mindesten fällt die Spannung auf
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einen so niedrigen Betrag, dass sie nicht mehr gefährlich wird. Die Wirkung tritt durch Verwendung einer Entladungsstrecke als Kurzsehlussschalter sofort ein, im Gegensatz zu der Verzögerung, die mit der Verwendung von mechanischen Ausschalter verbunden ist.
Die Entladungsstrecke kann auch in einem anderen Stromkreis, z. B. einer Hilfswieklung angeordnet sein, deren Kurzschluss den Zusammenbruch der Hochspannung bewirkt. Statt einer einzelnen Entladungsstrecke können auch deren mehrere dienen. Sie sind aber immer so einzuschalten, dass sie Spannungsunterschiede anzeigen, die erst bei fehlerhaften Arbeiten der Einrichtung auftreten können.
Anders als die bekannten Einrichtungen ist die neue Einrichtung in allen Fällen, insbesondere auch dann wirksam, wenn die Hochspannung führenden Teile schon vor dem Einsehalten, also dann, wenn diese Teile noch nicht unter Spannung stehen, berührt werden und die Berührung beim Einsehalten noch besteht.
Es hat sich als besonders zweckmässig erwiesen, die als Kurzschlussschalter wirkende Entladungstrecke nicht selbst als Anzeiger für die Spannungsverschiebungen zu benutzen, sondern diese Rolle einer besonderen Entladungsstrecke zuzuweisen, die erst durch ihr Ansprechen die Entladung in der kurz- schliessenden Entladungsstrecke auslöst. Man kann dann die Hauptentladungsstrecke, da sie nicht noch einen anderen Zweck zu erfüllen hat, unbehindert so ausbilden, dass ihre Kurzschlusswirkung bei Einsetzen ihrer Entladung möglichst vollkommen ist.
Die auf Spannungsverschiebungen ansprechende Entladungsstreeke ist zweckmässig einerseits an einem Punkt des Hochspannungskreises anzuschliessen, der im ungestörten Betrieb etwa Erdpotential besitzt, also beispielsweise an den Mittelpunkt der Hochspannungswieldung oder einen künstlichen Nullpunkt, wie die Mitte eines die Hochspannungsklemmen überbrückenden hochohmigen Widerstandes, anderseits an Erde selbst oder einen Punkt der Niederspannungswicklung des Transformators, also jedenfalls an einen Punkt, der auch bei Störungen des Spannungsgleichgewichtes im Hochspannungskreis sein Potential nicht wesentlich ändert.
Die Aufgabe, die kurzschliessende Entladungsstrecke beim Ansprechen der Hilfs-oder Anzeige- Entladungsstrecke - aber nur dann-ansprechen zu lassen, wird dadurch gelöst, dass die Hilfsentladestrecke mit einer vor ihrem Ansprechen aufgeladenen Kapazität versehen ist, die sich bei Überbrückung der Anzeigestrecke über die kurzschliessende Entladungsstrecke entladet.
In den Fig. 2 und 3 sind zwei weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. In beiden Figuren bedeutet die Primärwicklung des Hochspannungstransformators, k die Hochspannungswicklung ; 1'1 (Fig. 2) bzw. 1"1'i"'l (Fig. 3) stellen die gegen Spamnmgsverschiebungen empfindlichen Funkenstrecken dar, 1'2 die den Primärstromkreis kurzschliessende Funkenstrecke.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 sind die beiden Funkenstreeken in Reihe geschaltet und bestehen aus drei Metallblöcken 1, 2,3 die durch Glimmerbättchen voneinander getrennt sind. Der Glimmer ist zwischen den einander gegenüberliegenden Flächen der Metallbocke mit Löchern versehen, welche den eigentlichen Entladungsraum der Funkenstreckssn darstellen. Der erste Block 1 der Funken- strecke 1'1 ist mit der Mitte der Hochspannungswicklung h verbunden. Ferner ist ein Kondensator k zwischen diesem Block und den letzten Block 3 der Funkenstrecke 1'2 gelegt. Die Enden der Primärwicklung p' liegen am Block 3 und dem Mittelblock 2.
Sobald das Potential der Mitte der Hochspannungswicklung infolge einer Gleichgewichtsstörung ansteigt, ladet sich der Kondensator k auf und die Spannung an den beiden Elektroden der Funkenstrecke 1'1 steigt so lange, bis, beispielsweise bei etwa 2000Volt, ein Funken überschlägt, welcher eine leitende Brücke zwischen dem ersten und zweiten Block herstellt. Dadurch wird der aufgeladene Kondensator k an die beiden Elektroden der Funkenstrecke 1'2 gelegt, die infolgedessen ebenfalls anspricht und die am Netz liegende Primärwicklung p' kurzschliesst.
Bei der in Fig. 3 wiedergebenen Ausführungsform sind die drei als Elektroden der Funkenstreeke dienenden Metallblöcke derart angeordnet, dass zwei auf die Spannungsverschiebung ansprechende Anzeigenfunkenstrecken f"1, f'''1 entstehen, von denen die eine oder die andere ansprechen kann. Infolge der Verdoppelung sind auch zwei Kondensatoren kl, k2 vorzusehen, die parallel zu den beiden Anzeigefunkenstrecken liegen. Die den beiden Funkenstrecken f"1, f'''1 gemeinsame Elektrode ist mit der Mitte eines hochohmigen Widerstandes w oder einer Kondensatorbatterie verdunden, der bzw. die an beide Klemmen der Hochspannungswicklung h angeschlossen sind. Die Wirkungsweise ist die gleiche wie bei der Ausführungsform nach Fig. 2.
Wesentlich für das zufriedenstellende Arbeiten der neuen Schutzeinrichtung ist es, dass gemäss dem vorstehenden die kurzschliessende Entladungsstrecke an dem Hoehspannungskreis derart angeschlossen ist, dass sie nur bei Spannungsverschiebungen, die im Hoehspannungskreis stattfinden, anspricht.
Diese Bedingung ist deshalb wesentlich, weil, wenn beispielsweise die Entladungsstrecke auch durch Hochfrequenzschwingungen angeregt werden könnte, die durch den kurz vor der Berührung Hochspannung führender Teile entstehenden Funken in einem Schwingungskreise erzeugt werden, der zur Entladungsstrecke in Beziehung steht, die Einrichtung fortwährend ansprechen würde, sofern es sich um Röntgeneinrichtungen mit umlaufendem Hocl1spannungsgleichrichter oder irit einer sonstigen, Funkenstrecken enthaltenden Vorrichtung handelt.
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In solchen Fällen, in denen die Gefahr einer Beeinflussung der Entladungsstreeke durch anderweitig überspringende Funken vorhanden ist, werden vorteilhaft besondere Vorkehrungen getroffen, um die schädlichen elektrischen Schwingungen von der Entladungsstrecke abzuhalten. Am zweckmässigsten
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in Verbindung mit Anordnungen, die den Schwingungen einen bequemen Ausgleichsweg vor der Drossel schaffen.
In der Fig. 4 ist eine solche Schaltungsanordnung dargestellt. Die Enden der Hoehspannungswicklung s'sind zur Schaffung eines künstlichen Nullpunktes durch einen Spannungsteiler überbrückt.
Der Spannungsteiler besteht zweckmässig aus zwei oder mehreren in Reihe geschalteten Kondensatoren el,
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über eine Drosselspule d mit der Mitte der Kondensatorenbatterie c, c, d. i. einem Punkt verbunden, der betriebsmässig etwa Erdpotential hat. Besondere Kondensatoren parallel zu den drei Funkenstrecken, welche durch die Metallfolie in Verbindung mit den Kupferklötzen gebildet werden, sind in dem Ausführungsbeispiel nicht vorgesehen, da die Kapazität der Elektroden gegeneinander zur Erzielung der Wirkung ausreicht.
Tritt nun im Hochspannungskreis durch irgendwelche Fehler eine Spannungsversehiebung auf, so erhält die Mitte der Kondensatorenbatterie eine entsprechende Spannung gegen Erde. Eine der beiden
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strecke führenden Seitenpfad einzuschlagen, der durch die Drosselspule d für sie gesperrt ist.
Bei passender Bemessung der Kapazität von Cl'C2 ist in manchen Fällen die Drosselspule d ent- behrlich. Auch kann n an als Entladungsstrecken solche mit leicht ionisierbaren Gasen verwenden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zum Schutz gegen Hoehspannungsschäden durch Berühren von Hochspannung führenden Teilen einer Hochspannungsanlage oder durch ungewollte Potentialverschiebungen der Anlage, gekennzeichnet durch eine bei Änderung der Potentialdifferenzen im Hochspannungskreis gegenüber dem Erdpotential ansprechende Entladungsstrecke, die als Kurzschlussschalter in einem die Energiezufuhr regelnden Stromkreis wirkt.