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Einrichtung zum Betriebe von Röntgenröhren und ähnlichen Hochspannungsapparaten mit Wechselstrom bei regulierbarer Schlagzahl.
Die bisher bekanntgewordenen Röntgenapparate zum Betriebe von Röntgenröhren oder ähnlichen Hochspannungsapparaten mit Wechselstrom lassen sich in zwei Hauptgruppen unterscheiden :
1. Apparate, bei denen der primäre Wechselstrom durch einen Transformator in hoch-
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sekundären Hochspannungsst. romkreis des Transformators gleichgerichtet und in dieser Form der Röntgenröhre zugeführt wird (z. B. die deutschen Patentschriften Nr. 241614 und 239671).
II. Apparate, bei denen der primäre Wechselstrom ebenfalls durch einen Transformator in hochgespannten Wechselstrom übergeführt und sodann mittels elektrischer oder mechanischer
Ventile in der Weise verzweigt wird, dass die Wechselstromhalbwellen einer Richtung durch die Röntgenröhren oder den betreffenden Hochspannungsapparat fliessen und die Halbwellen anderer Richtung entweder überhaupt nicht zur Wirkung gelangen oder aber durch einen regulierbaren oder konstanten Widerstand aufgenommen werden (z. B. die amerikanische Patent- schrift Nr. 7701090 und die deutsche Patentschrift Nr. 236405).
In die gleiche Klasse rangiert auch ein Apparat, bei dem die Wechselstromhalbwellen ver- kehrter Richtung durch eine dritte Wicklung eines Hochspannungstransformators in Gemeinschaft mit einer Ventilzelle aufgenommen werden (deutsche Patentschrift. Nr. 180226).
Die Apparate der Gruppe II gestatten keine Regulierung der Schlagzahl, vielmehr ist die
Anzahl der durch die Röntgenröhre bzw. den Hochspannungsapparat gehenden Schläge durch die halbe Anzahl der Wechsetstromhalbwellen direkt gegeben.
Apparate der Gruppe I gestatten zwar eine Veränderung der Schlagzahl, indessen nur insoweit, als entweder die volle Anzahl der Wechselstromhalbwellen durch die Röntgenröhre geht, oder aber die halbe Anzahl.
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Solche Vorrichtungen - sogenannte Rhythmeure - werden von verschiedenen Firmen als Zusatzapparate neuerdings geliefert, und zwar entweder als getrennte Vorrichtung zusammen mit dem betreffenden Wechselstromapparat, oder aber es werden die Vorrichtungen nachträglich in die Zuleitung zum Apparat eingeschaltet.
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Impulsen immer auf ihren Normalzustand wieder zurückzukehlen, d. h. dass die folgenden Impulse nicht meht in den Wirkungsbereich der vorangegangenen Impulse fallen.
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Impuls der Antikathode der Röntgenröhre zugeführte Wärme in hinreichendem Masse durch Wärmeleitung an die Aussenluft abgegeben werden kann.
Es ist eine Erfahrungstatsache, dass die Pausen zwischen den einzelnen Impulsen um so länger werden müssen, je länger die Röntgenröhre bei starker Belastung eingeschaltet bleibt bzw. je stärker die Röntgenröhre bei Dauerbetrieb mit Strom belastet wird.
Wenn die Pausen zwischen zwei Impulsen zeitlich nur ungefähr so lang sind als die Impulse selbst, so erhitzt sich die Röntgenröhre bei der erwähnten Belastungsart verhältnismässig rasch in unzulässiger Weise und wird dadurch in ziemlich kurzer Zeit so weich, dass der Betrieb unterbrochen werden muss.
Gerade bei Therapie kommt es aber darauf an, den Härtegrad der Röhre während der ganzen Behandlung in einer bestimmten Höhe zu halten, und deshalb schien es notwendig, die Pausen zwischen den Impulsen um ein Vielfaches zu vergrössern.
Die Anwendung der Rhythmeure im primären Stromkreis bedeutet aber einen Umweg und eine Komplikation. Die vorliegende Erfindung betrifft einen Apparat, bei dem sich die weitere Reduzierung der Schlagzahl direkt mit dem Apparat selbst ohne Zuhilfenahme eines Zusatz- apparates ermöglichen lässt.
Die durch die Röntgenröhre gehende Anzahl der Impulse kann bei Anwendung des Apparates auf den vierten bzw. achten Teil reduziert werden, so dass die Pausen zwischen zwei Impulsen entweder dreimal oder aber siebenmal so lang werden, als die Impulse selbst.
Fig. 1 a in den Zeichnungen veranschaulicht ein Schaltschema von einem Apparat der vorerwähnten Gruppe II von den bekannten Wechselstromapparaten nüt mechanischem Ventil und konstantem Widerstand, der zur Aufnahme der Wechselstromhalbwellen verkehrter Richtung bestimmt ist.
T kennzeichnet den Hochspannungstransformator der vom Wechselstrom aus einer Zentrale oder aus einem sogenannten Einankerumformer bei Gleichstromanschluss gespeist wird. W ist der Widerstand, der die Wechselstromhalbwellen verkehrter Richtung aufnimmt und gleichzeitig noch andere, hier unerwähnte Aufgaben zu erfüllen hat. S ist das mechanische Ventil, bestehend aus einer rotierenden Metallnadel n und zwei ruhenden Segmenten cl und c2.
Die Nadel des mechanischen Ventiles kann entweder durch einen Synchromotor bei direktem Wechselstromanschluss angetrieben sein oder aber bei Gleichstromanschluss durch die
Achse des Einankerumformers, der gleichzeitig den Weclselstrom liefelt. R mt die Röntgen-
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Segmente cl und c2 im Querschnitt erscheinen.
Angenommen, es sei ein vierpoliger Synchromotor benutzt, so wird in jeder Periode dur < 'h
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gestellt und damit der Stromweg vom Transformator nach der Röntgenröhre geschlossen.
Auf diese Weise ist es möglich, den hochgespannten Wechselstiom derartig zu verteilen, dass die Halbwellen der einen Richtung dmch die Röntgenröhre T ? und die Halbwellen anderer
Richtung durch den Widerstand W fliessen.
Bei dieser Anordnung sind die Pausen genau so lang als (he Impulse selbst. Die Anordnung kennzeichnet sich dadurch, dass die Segmente c1 und c2 in einer senkrecht zur Achsenrichtung des Synchronmotors bzw. Einankerumformers gedachten Ebene liegen, man kann die Segmente als gegenständig bezeichnen.
Bei dem vorliegenden Erfindungsgegenstand sind nun die Segmente nicht gegenständig angeordnet, sondent wechselständig, wie dies aus Fig. 1 c ersichtlich ist.
Bei der Rotation der Nadel des mechanischen Ventiles werden entweder die Segmente c1 und c miteinander verbunden oder aber c3 und c4.
Die Schaltung des Apparates mit dieser Anordnung ist in Fig. 2 dargestellt. T tst wiedo der Transformator, W der Hochspannungswiderstand, R die Röntgenröhre und M der Synchro- motor bzw. der Einankerumformer.
Vergegenwärtigt man sich den Vorgang bei der Rotation der Nadel n des mechanischen
Ventiles bzw. Hochspannungsschalters, so ist es einleuchtend, dass der Stromkreis zur Röntgen- röhre nicht wie bei der Schaltung nach Fig. 1 a nach je 180 Umdrehung geschlossen wird, sondern erst nach 360 , und zwar dann, wenn die beweglichen Metallhebel P und 12 von den Segmenten c1 und ci durch Zug an dem Handgriff G abgehoben sind.
Wird an dem Griff G eine entgegengesetzte Bewegung gemacht, so verbinden die Metallhebel l1 und 12 die Segmente cl und c8 bzw. ci und ci.
In dem zuletzt genannten Fall werden der Röntgenröhre sämtliche gleichsinnigen Halbwellen
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In den Fig. 2 a und 2 b der Zeichnung ist dies durch das Kurvenbild der Wechselstromhalbwellen dargestellt, die schrainerten Dachen atellen die Impulse dar.
Durch einen einfachen Handgriff an den Apparat können also die Pausen zwischen zwei Impulsen auf den dreifachen Betrag vergrössert werden.
Wird bei Wechselstromanschluss an Stelle eines vierpoligen Motors ein achtpoliger Motor benutzt, so kann die Schlagzahl nochmals auf die Hälfte reduziert werden, so dass die Pausen zwischen den Impulsen ungefähr noch einmal so lang werden, als in Fig. 2 b dargestellt.
Die beschriebene Ausbildung des Hochspannungsschalters ermöglicht es auch, an Stelle einer Röntgenröhre zwei Röntgenröhren zu benutzen, welche entweder abwechselnd oder gleichzeitig betrieben werden können.
Fig. 3 veranschaulicht diese Anwendungsmöglichkeit.
Die Anordnung unterscheidet sich in diesem Falle von der Anordnung nach Fig. 2 für Betrieb einer Röntgenröhre dadurch, dass statt eines Schnurzuges für die Bewegung der Metall-
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Sind beide Metallhebel P und P von den-Segmenten c bzw. eg abgehoben, so arbeitet, wie sich aus dem Schema ergibt, nur die Röntgenröhre R1, und zwar mit Stromstössen nach je 360 der Umdrehung der Nadel n.
Stellt der Metallhebel P zwischen den Segmenten cl und c3 eine Verbindung her, während der Hebel P von den Segmenten c4 abgehoben ist, so arbeiten beide Röntgenröhren abwechselnd, und zwar ebenfalls mit einem Stromstoss nach je 360 Umdrehung.
Verbindet der Hebel P die Segmente c2 und cl miteinander, so arbeiten beide Röntgen- röhren gleichzeitig nach je 360 Umdrehung der Nadel, also mit der halben Anzahl der Wechsel- stromhalbwellen gleicher Richtung.
Wird endlich durch den Metallhebel P eine Verbindung zwischen den Segmenten c1 und c3 hergestellt und durch den Hebel P zwischen den Segmenten c2 und c4, so arbeiten wiederum beide Röntgenröhren RI und R, und zwar gleichzeitig mit der vollen Anzahl der Wechselstromhalb- wellen gleicher Richtung.
Die Benutzung von zwei Röntgenröhren ist insbesondere bei Anwendung der Röntgen- strahlen für die Zwecke der Tiefentherapie sehr erwünscht, da immer gleichzeitig von zwei verschiedenen Richtungen durch zwei verschiedene Eintrittspforten in den menschlichen Körper bestrahlt werden kann, wodurch eine erhebliche Abkürzung der Behandlungsdauer erzielt wird.
Die beschriebene Vorrichtung und Schaltungsanordnung gestattet also ohne Zuhilfenahme von besonderen Zusatzapparaten die Anzahl der durch di"Röntgenröhre gehenden Impulse auf die Hälfte bzw. auf den vierten Teil der seither mit den bekannten Wechselstromröntgen-
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bzw. Drehstrom oder eine Phase des Drehstromes, als auch zum Anschluss an Gleichstrom unter Benutzung eines sogenannten Emankerumformera.
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Device for operating X-ray tubes and similar high-voltage devices with alternating current with an adjustable number of strokes.
The previously known x-ray machines for operating x-ray tubes or similar high-voltage devices with alternating current can be divided into two main groups:
1.Apparatus in which the primary alternating current is converted into high-
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secondary high voltage st. romkreis of the transformer is rectified and fed in this form to the X-ray tube (e.g. German patents No. 241614 and 239671).
II. Apparatus in which the primary alternating current is also converted into high-voltage alternating current by a transformer and then by means of electrical or mechanical
Valves are branched in such a way that the alternating current half-waves in one direction flow through the X-ray tubes or the relevant high-voltage apparatus and the half-waves in the other direction either do not have any effect at all or are absorbed by an adjustable or constant resistance (e.g. the American patent font No. 7701090 and the German patent No. 236405).
Also in the same class is a device in which the alternating current half-waves in the opposite direction are picked up by a third winding of a high-voltage transformer in conjunction with a valve cell (German patent specification No. 180226).
Group II devices do not allow the number of strokes to be regulated;
The number of blows going through the X-ray tube or the high-voltage apparatus is given directly by half the number of alternating current half-waves.
Apparatus of group I allow the number of strokes to be changed, but only to the extent that either the full number of alternating current half-waves passes through the X-ray tube, or half the number.
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Such devices - so-called rhythms - have recently been supplied by various companies as additional devices, either as a separate device together with the AC device concerned, or the devices are subsequently switched into the supply line to the device.
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Pulses always fall back to their normal state, d. H. that the following impulses no longer fall within the scope of the previous impulses.
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Impulse of the anticathode of the X-ray tube supplied heat can be given off in sufficient mass by conduction to the outside air.
It is a fact of experience that the pauses between the individual pulses have to be longer, the longer the X-ray tube remains switched on under heavy load or the more the X-ray tube is loaded with current during continuous operation.
If the pauses between two pulses are only about as long as the pulses themselves, the X-ray tube heats up relatively quickly in an inadmissible manner with the type of load mentioned and becomes so soft in a relatively short time that operation must be interrupted.
In therapy, however, it is important to keep the degree of hardness of the tube at a certain level during the entire treatment, and therefore it seemed necessary to increase the pauses between the impulses many times over.
The use of the rhythms in the primary circuit means a detour and a complication. The present invention relates to an apparatus in which the further reduction of the number of strokes can be made possible directly with the apparatus itself without the aid of an additional apparatus.
The number of pulses passing through the X-ray tube can be reduced to the fourth or eighth part when using the apparatus, so that the pauses between two pulses are either three times or seven times as long as the pulses themselves.
Fig. 1a in the drawings illustrates a circuit diagram of an apparatus of the aforementioned group II of the known AC apparatus using a mechanical valve and constant resistance, which is intended to accommodate the alternating current half-waves in the opposite direction.
T identifies the high-voltage transformer that is fed by alternating current from a control center or from a so-called single-armature converter with a direct current connection. W is the resistance that absorbs the alternating current half-waves in the opposite direction and at the same time has to fulfill other tasks not mentioned here. S is the mechanical valve, consisting of a rotating metal needle n and two stationary segments cl and c2.
The needle of the mechanical valve can either be driven by a synchromotor with a direct alternating current connection or by the direct current connection
Axis of the single armature converter, which also supplies the alternating current. R mt the X-ray
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Segments cl and c2 appear in cross section.
Assuming that a four-pole synchromotor is used, dur <'h
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and thus the current path from the transformer to the X-ray tube is closed.
In this way it is possible to distribute the high-tension alternating current in such a way that the half-waves of one direction flow through the X-ray tube T? and the half waves of others
Direction to flow through the resistor W.
In this arrangement, the pauses are exactly as long as (he impulses themselves. The arrangement is characterized by the fact that the segments c1 and c2 lie in an imaginary plane perpendicular to the axis direction of the synchronous motor or single armature converter; the segments can be described as opposite.
In the case of the present subject matter of the invention, the segments are not arranged opposite one another, but alternately, as can be seen from FIG. 1 c.
When the needle of the mechanical valve rotates, either the segments c1 and c are connected to one another or c3 and c4.
The circuit of the apparatus with this arrangement is shown in FIG. T tst wiedo the transformer, W the high-voltage resistor, R the X-ray tube and M the synchromotor or the single-armature converter.
If one visualizes the process with the rotation of the needle n of the mechanical
Valve or high-voltage switch, it is obvious that the circuit to the X-ray tube is not closed after every 180 revolutions as in the circuit according to FIG. 1 a, but only after 360, namely when the movable metal levers P and 12 are lifted from the segments c1 and ci by pulling on the handle G.
If an opposite movement is made on the handle G, the metal levers l1 and 12 connect the segments cl and c8 or ci and ci.
In the last-mentioned case, the X-ray tube receives all half-waves in the same direction
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In Figs. 2a and 2b of the drawing, this is shown by the graph of the alternating current half-waves, the schrainerten roof atelles represent the pulses.
With a simple move on the device, the pauses between two impulses can be increased to three times the amount.
If an eight-pole motor is used instead of a four-pole motor with an alternating current connection, the number of strokes can be reduced again to half, so that the pauses between the pulses are approximately as long as shown in FIG. 2b.
The described design of the high-voltage switch also makes it possible to use two x-ray tubes instead of one x-ray tube, which can be operated either alternately or simultaneously.
3 illustrates this possible application.
The arrangement in this case differs from the arrangement according to FIG. 2 for operating an X-ray tube in that instead of a pull cord for moving the metal
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If both metal levers P and P are lifted from the segments c or eg, only the X-ray tube R1 works, as can be seen from the diagram, with current surges after each 360 of the rotation of the needle n.
If the metal lever P establishes a connection between the segments c1 and c3 while the lever P is lifted from the segments c4, the two X-ray tubes work alternately, also with a current surge every 360 revolutions.
If the lever P connects the segments c2 and cl with one another, both X-ray tubes work simultaneously after each 360 revolution of the needle, that is to say with half the number of alternating current half-waves in the same direction.
If, finally, a connection is established between segments c1 and c3 through the metal lever P and between the segments c2 and c4 through the lever P, then both X-ray tubes RI and R again work simultaneously with the full number of alternating current half-waves in the same direction.
The use of two X-ray tubes is particularly desirable when using X-rays for the purposes of deep therapy, since irradiation can always be carried out simultaneously from two different directions through two different entry ports into the human body, which significantly shortens the duration of the treatment.
The device and circuit arrangement described thus allows, without the aid of special additional equipment, the number of pulses passing through the X-ray tube to half or to the fourth part of the amount of the known alternating current X-ray
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or three-phase current or a phase of three-phase current, as well as for connection to direct current using a so-called Emanker converter.
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