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Zur radiographischen Untersuchung der Schweissstellen von Pipelines von innen her werden selbstfahrende Wagen verwendet, die mit einer Röntgenröhre ausgestattet sind. Nach einem anderweitigen Vorschlag ist bei einem Untersuchungswagen dieser Art zur Lieferung der für den Betrieb erforderlichen elektrischen Energie eine Kraftanlage mit einem Verbrennungsmotor vorgesehen, der mit einer elektrischen Mehrzweckmaschine gekuppelt ist, welche anfänglich als Anlasser und sodann als Gleich-und Wechselstromgenerator wirkt, wobei die Batterie als Energiespeicher an die Gleichstromseite des Generators angeschlossen ist.
Zur Sicherung einwandfreier Untersuchungsergebnisse ist es natürlich erforderlich, die Frequenz und die Höhe der Wechselspannung für die Röntgenröhre konstant zu halten. Zur Konstanthaltung der Frequenz kann ein üblicher Drehzahlregler für den die. Mehrzweckmaschine in ihrer Anwendung als Generator antreibenden Verbrennungsmotor vorgesehen werden.
Die Erfindung betrifft eine Stabilisierschaltung für die von einem Wechselstromgenerator abgeleitete Betriebsspannung einer Röntgenröhre, die bei einem Untersuchungswagen der vorstehend angegebenen Art angewendet werden kann und in einer praktisch erprobten Ausführung das Einhalten der Betriebsspannung innerhalb einer Toleranz von ungefähr 0, 3% der nominellen Betriebsspannung der Röhre während der gesamten Durchleuchtungsdauer sichert und überdies den Beginn der Durchleuchtung erst im Zeitpunkt des Erreichens der normalen Betriebsbedingungen der Röhre bewirkt, wodurch eine einwandfreie Durchleuchtung gewährleistet wird.
Die erfindungsgemässe Stabilisierschaltung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Potentiometer umfasst, an dessen Anschlusspunkten die Wechselspannung des Generators liegt und dessen Schleifer nach beiden Richtungen mittels eines Gleichstrommotors bewegbar ist, dass zur Drehrichtungsumkehr des Motors durch Umkehren seiner Erregung zwei Relais dienen, zu deren Steuerung ein polarisiertes Relais vorgesehen ist, und dass das polarisierte Relais unter dem Einfluss der Differenz zwischen einer einzustellenden festen Nennspannung für den Betrieb der Röntgenröhre und einer Gleichspannung steht, die der Wechselspannung am Schleifer des Potentiometers proportional ist, welche die Röhre beaufschlagt.
Eine bevorzugte Ausführungsform dieser Schaltung kennzeichnet sich dadurch, dass die einzustellenden festen Nennspannungen für den Betrieb der Röntgenröhre als Spannungsabfälle an den Anschlusspunkten von n in Serie geschalteten Zenerdioden auftreten, die von der in einem Gleichrichter gleichgerichteten Wechselspannung des Generators beaufschlagt sind, dass die der Wechselspannung am Schleifer des Potentiometers proportionale Gleichspannung als Spannungsabfall in einem Widerstandszweig auftritt, der einen Widerstand und in Serie geschaltete Zenerdioden sowie einen Gleichrichter enthält, und dass ein Schalter vorgesehen ist, der zwei miteinander gekuppelte Schaltarme mit entgegengesetzten Drehrichtungen enthält, welcher es gestattet, die ausgewählten festen Nennspannungen einzustellen und gleichzeitig im Widerstandszweig eine Anzahl der Zenerdioden einzuschalten,
die um 1 kleiner ist als die Anzahl der die eingestellte Nennspannung ergebenden Zenerdioden.
Die Erfindung wird nun an Hand der Zeichnungen genauer beschrieben. Fig. 1 ist eine schematische Seitenansicht eines mit einer Röntgenröhre ausgestatteten selbstfahrenden Wagens zur radiographischen Untersuchung der Schweissstellen von Pipelines von innen her, bei dem die erfindungsgemässe Stabilisierschaltung Anwendung finden kann. Fig. 2 zeigt ein Blockdiagramm der erfindungsgemässen elektrischen und elektronischen Schaltung zum Stabilisieren der Versorgungsspannung für die Röntgenröhre des selbstfahrenden Wagens nach Fig. 1.
In den Zeichnungen bezeichnet die Ziffer --1-- das Chassis des Wagens, der an seinem hinteren Ende zwei Treibräder --2-- aufweist, die mit einem reversierbaren Gleichstrom-Getriebemotor --3-gekuppelt sind, so dass der Wagen vorwärts und rückwärts fahren kann. Vorne sind am Wagen zwei
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--4-- angeordnet,Programmieren und Steuern des Betriebsablaufes untergebracht sowie eine normale Kraftfahrzeugbatterie - -6--, an die sowohl die elektrischen und elektronischen Einrichtungen als auch der Getriebemotor-3-angeschlossen sind.
Ein Druckknopfschalter --7-- ermöglicht die Stromversorgung des Getriebemotors --3-- durch die Batterie --6-- zwecks Fortbewegung des Wagens, wobei alle sonstigen Einrichtungen abgeschaltet bleiben.
Die Röntgenröhre --8-- zum Durchführen radiographischer Längs- oder Panoramaaufnahmen ist am Vorderende des Wagens auf stossdämpfenden Halterungen 13--gelagert. Ein am Hinterende der Röntgen-
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--9-- iststossdämpfenden Halterungen --13-- getragen wird. Zum Festhalten der Röhre ist ein Ledergurt od. dgl. mit einem federnden Schnellverschluss --15-- vorgesehen. Zum Transport der Röntgenröhre --8-- oder zu sonstigen Manipulationen sind an ihren Enden Handgriffe --16 und 17-- angeordnet, die auch dem Schutz der Röhre dienen.
Die stossdämpfenden Halterungen --10, 13-- sind auf teleskopischen Stützen --18-- montiert, so dass ihre Höhenlage veränderbar und die Röntgenröhre einstellbar ist, um sie in die Achse des zu untersuchenden Rohrabschnittes der Pipeline zu bringen. Am Hinterende der Karosserie-l-des Wagens ist ein Kardangelenk --19-- vorgesehen, an dem mittels eines Zapfens --20-- die Gabel --21-eines Anhängers --22-- angelenkt ist, der auf zwei selbsteinstellenden Rädern --23-- von analoger Bauart wie die Räder --2 und 4-- läuft und eine Kraftanlage trägt.
Die Kraftanlage umfasst nach einem anderweitigen Vorschlag einen Verbrennungsmotor --24--, direkt gekuppelt mit einem elektrischen Stromerzeuger --25-- mit einer Leistung von einigen kVA in Form einer an sich bekannten Dreizweckmaschine, d. h. einen auch als Anlasser verwendbaren Gleichstromgenerator, der mit zusätzlichen Windungen für die Lieferung von Wechselstrom versehen ist.
Die Wechselstromwindungen für die Versorgung der Röntgenröhre sind mit der erfindungsgemässen, einen Teil der Elektronik --5-- bildenden Schalteinrichtung zum Einstellen und Stabilisieren der Röhren-Betriebsspannung verbunden, die Gleichstromwindungen hingegen mit der als Energiespeicher geschalteten Akkubatterie --6--. Die Arbeitsweise ist leicht verständlich : Anfangs liefert die Batterie --6-den Strom für die als Anlasser wirkende Maschine --25--, welche den Verbrennungsmotor --24-- startet.
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--25-- denbenötigte Energie wird vom Verbrennungsmotor --24-- über den Stromerzeuger --25-- geliefert, wobei die Batterie stets aufgeladen wird.
Das Stabilisieren der Frequenz der Betriebsspannung der Röntgenröhre, welche von der Drehzahl des mit dem Verbrennungsmotor --24-- gekuppelten Stromerzeugers --25-- abhängt, erfolgt durch einen üblichen Drehzahlregler --36--, der die Drehzahl des Motors --24-- auf der entsprechenden Höhe hält.
Die zum Konstanthalten der Betriebsspannung für die Röntgenröhre --8-- dienende, der Elektronik - zugehörige erfindungsgemässe Stabilisierschaltung betätigt überdies einen Zeitschalter, um die radiographische Durchleuchtung erst bei Erreichen der nominellen Betriebsspannung der Röntgenröhre einzuschalten, wodurch ein einwandfreies Durchleuchten erzielt wird, und um die Röhre am Ende der Durchleuchtungszeit wieder abzuschalten.
In dieser Stabilisierschaltung wird die vom Generator --25-gelieferte Ausgangs-Wechselspannung an die Anschlüsse eines Potentiometers gelegt, dessen Schleifer von einem Gleichstrommotor bewegt wird ; die Steuerung dieses Motors erfolgt über ein polarisiertes Relais, das auf die Differenz zwischen der Nennspannung der Röntgenröhre und der Spannung am Schleifer des Potentiometers anspricht, welche die Röntgenröhre beaufschlagt.
Die erfindungsgemässe Stabilisierschaltung ist in Fig. 2 dargestellt. Die vom Generator --25-- (angetrieben vom Verbrennungsmotor --24--) gelieferte Wechselspannung wird den Anschlusspunkten --A, B-- eines Potentiometers --37-- zugeführt; nach Gleichrichten in einem Gleichrichter --38-- beaufschlagt diese Spannung n in Serie geschaltete Zenerdioden --39--, welche die Spannung derart unterteilen, dass in den Punkten --C, D, E, F und G-die verschiedenen vorbestimmten Arbeitsspannungen der Röntgenröhre --8-- auftreten, die als Sollwerte gelten.
Der Schleifer --40-- des Potentiometers wird von einem Gleichstrommotor --41-- eingestellt, dessen Erregung umkehrbar ist, so dass er den Schleifer --40-- abwärts oder aufwärts bewegt, je nachdem, ob die Kontakte --42 oder 43-geschlossen sind ; diese Kontakte werden von Relais --44 bzw. 45-- betätigt, welche über ein polarisiertes Relais --46-- erregbar sind.
Auf der Erregerseite des Relais --44-- ist ein Schalter --47-- angeordnet, der sich öffnet, sobald der Schleifer --40-- seine in Fig. 2 dargestellte unterste Lage erreicht, die der Nullspannung des Potentiometers --37-- entspricht. Das Relais --45-- steuert auch einen Kontakt --48--, der einen Zeitschalter --49-- erregt, welcher die radiographische Durchleuchtungszeit bestimmt.
Die vom Potentiometer --37-- ausgehende Wechselspannung, d. i. die Spannung zwischen dem Schleifer --40-- und dem Anschlusspunkt welche die Röntgenröhre --8-- beaufschlagt, wird in
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einem Gleichrichter --50-- ebenfalls gleichgerichtet und den Anschlüssen eines Widerstandszweiges zugeführt, der einen Widerstand --51-- und eine Serienschaltung von (n-1) Zenerdioden --52-- enthält, analog den Zenerdioden --39--.
Die Erregerwicklung --53-- des polarisierten Relais --46u ist einerseits im Punkt-H-an der Ausgangsseite des Gleichrichters-50-, und anderseits an einen Schaltarm --54- angeschlossen, der befähigt ist, wahlweise mit je einem der Kontakte c, d, e, f und g zu verbinden und dadurch die verschiedenen Sollspannungen für die Röntgenröhre festzulegen, die an den Punkten-C bzw. D, E, F und G-- vorhanden sind.
In Abhängigkeit von den Schaltbewegungen des Armes --54-- verbindet ein weiterer Schaltarm --55--, der mit dem Arm --54-- gekuppelt ist, aber in entgegengesetzter Richtung schwenkt, mit Kontakten c'bzw. d', e', f und g'und schaltet dadurch jeweils eine Anzahl der Zenerdioden --52u ein, die um 1 kleiner ist als die vom Schaltarm --54-- eingeschaltete Anzahl der Zenerdioden --39--. Diese Massnahme bezweckt eine Beschränkung des durch die Relaiswicklung --53-- fliessenden Polarisationsstromes, welcher durch die Spannungsdifferenz zwischen dem Punkt --H-- und einem aus den Punkten --C bis G-- ausgewählten Punkt beeinflusst wird, und es wird damit erreicht, dass nur die Differenz zwischen dem durch die erste,
mit dem Punkt-C-verbundene Zenerdiode-39-- verursachten Spannungsabfall und dem im Widerstand --51-- auftretenden Spannungsabfall wirksam ist, da jede Steigerung der Sollspannung infolge des Einschaltens einer zusätzlichen Zenerdiode --39-- durch eine gleiche Spannungssteigerung im Punkt-H-infolge des Einschaltens einer gleichartigen Zenerdiode - kompensiert wird.
Das polarisierte Relais --46-- wird mittels eines Schalters-57-zur Wirkung gebracht, der zu diesem Zweck von einem Programmierrelais --56-- der elektronik --5-- aus der Position I in die Position II umgelegt wird, wodurch der Kontakt --58-- des Relais --46-- mit dem negativen Pol der Stromquelle für den Motor --41-- verbunden wird.
Der Betrieb geht wie folgt vor sich : Es sei angenommen, dass die Betriebsspannung der Röntgenröhre - entsprechend dem Schaltpunkt c stabilisiert werden soll, wobei die Schaltarme --54 und 55-- die in Fig. 2 gezeigten Stellungen einnehmen müssen.
Anfänglich befindet sich der Schleifer --40-- des Potentiometers --37-- am unteren Ende seines Hubes, so dass die Spannung an der Röntgenröhre Null und der Schalter --47-- geöffnet ist. Sobald das Programmierrelais --56-- den Befehl zur radiographischen Durchleuchtung erhält, legt es den Schalter - von Position I auf Position II um und verbindet dadurch den Schaltarm --58-- des polarisierten Relais --46-- mit dem negativen Pol der Stromversorgung für den Motor-41-. Die vom Generator-25- erzeugte Wechselspannung wird im Gleichrichter --38-- gleichgerichtet und erzeugt in den Punkten --C bis G-die vorbestimmten Sollspannungen ;
daher herrscht im Punkt --C-- und somit auch im Punkt c die Bezugsspannung, welche stabilisiert und an die Röntgenröhre --8-- angelegt werden soll. Gleichzeitig herrscht im Punkt --H-- noch die Spannung Null, da sich der Schleifer-40-, wie erwähnt, noch an seinem unteren Hubende befindet.
Durch die Wicklung --53-- des Relais --46-- fliesst daher ein Strom in der Richtung des Pfeiles
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dadurch das Relais --45-- erregt, das die Kontakte --43-- schliesst und den Kontakt --48-- öffnet ; der Motor --41-- läuft in einer solchen Drehrichtung an, dass der Schleifer --40-- des Potentiometers --37-angehoben wird.
Durch das Anheben des Schleifers --40-- schliesst sich der Schalter --47-- und die Wechselspannung an den Anschlüssen der Röntgenröhre --8-- sowie die Gleichspannung im Punkt --H-beginnen zu steigen ; sobald diese Gleichspannung die Höhe der eingestellten Sollspannung im Punkt --C-und daher auch die Wechselspannung an der Röntgenröhre den gewünschten Betriebswert erreicht hat, endet der Stromfluss durch die Wicklung --53-- des Relais --46-- und der Kontakt --5S-- schwenkt wieder in seine Ruhe-, d. h.
Mittellage zurück, wodurch das Relais stromlos wird, die Kontakte --43-- öffnet und den Kontakt --4S-- schliesst. Durch das Schliessen des Kontaktes --48-- wird der Zeitschalter - aktiviert und bewirkt daher den Beginn der radiographischen Durchleuchtung in dem Zeitpunkt, da die Spannung an den Anschlüssen der Röntgenröhre den gewählten Nominalwert erreicht hat. Diese Spannung wird überdies während der gesamten Durchleuchtungsdauer auf dem eingestellten Wert stabilisiert, denn falls sie z. B. eine steigende Tendenz hätte und daher das Potential im Punkt --H-- über jenes im Punkt --C-- steigen würde, entstünde sogleich ein Stromfluss von --H nach C-- durch die
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Relaiswicklung --53-- entgegen dem Pfeil --60--.
Ein solcher, gegenüber dem vorstehend beschriebenen umgekehrter Stromfluss bewirkt im Relais --46-- ein Umlegen des Kontaktes --58-- in die Position IV ; das Relais --44-- wird dadurch erregt und schliesst die Kontakte --42--, so dass der Motor in einem der früheren entgegengesetzten Drehsinn anläuft, den Schleifer --40-- des Potentiometers --37-- absenkt und dem Ansteigen der Wechselspannung an den Anschlüssen der Röntgenröhre entgegenwirkt.
Sobald die Belichtungszeit abgelaufen ist, sendet der Zeitschalter --49-- ein Signal an das Programmierrelais-56--, welches den Schalter --57-- wieder in die Position I umlegt. Dadurch wird das Relais --44-- erregt und schliesst die Kontakte --42-- ; der Motor --41-- läuft an und senkt den Schleifer - des Potentiometers --37-- ab. Sobald der Schleifer --40-- seine Nullage erreicht hat, wird das Öffnen des Schalters --47-- bewirkt, der Motor --41-- wird dadurch stromlos und die Einrichtung befindet sich sodann wieder in ihrem Anfangszustand, in welchem sie zur Steuerung eines neuen Zyklus der Spannungsstabilisierung und der radiographischen Durchleuchtung bereit ist.
Wie aus vorstehender Beschreibung hervorgeht, stellt die erfindungsgemässe elektronische Steuerung nicht nur die gewünschte vorbestimmte Betriebsspannung an der Röntgenröhre ein, stabilisiert sie und steuert den Beginn der radiographischen Durchleuchtung, sondern sie bewirkt auch das Abschalten der Röhrenspannung am Ende der radiographischen Durchleuchtungszeit.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Stabilisierschaltung für die von einem Wechselgenerator abgeleitete Betriebsspannung einer
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dessen Anschlusspunkten (A, B) die Wechselspannung des Generators (25) liegt und dessen Schleifer (40) nach beiden Richtungen mittels eines Gleichstrommotors (41) bewegbar ist, dass zur Drehrichtungsumkehr des Motors (41) durch Umkehren seiner Erregung zwei Relais (44,45) dienen, zu deren Steuerung ein polarisiertes Relais (46) vorgesehen ist, und dass das polarisierte Relais (46) unter dem Einfluss der Differenz zwischen einer einzustellenden festen Nennspannung (Punkte C bis G) für den Betrieb der Röntgenröhre (8) und einer Gleichspannung steht, die der Wechselspannung am Schleifer (40) des Potentiometers (37) proportional ist, welche die Röhre (8) beaufschlagt.