Einrichtung zum Schutz gegen Hochspannungssehäden. Es ist bekannt, die Patienten und das Bedienungspersonal in Röntgenanlagen gegen Hochspannungsschäden bei Berührung Hoch spannung führender Teile dadurch zu schüt- gen, dass im Primärstromkreis des Hochspan nungstransformators Schalter angeordnet sind, die infolge bestimmter, durch Berüh rung von Hochspannung führenden Teilen auftretender Vorgänge ausgelöst werden. Solche Einrichtungen schalten oft zu spät ab, da die Schalter immer mit einer gewissen Verzögerung arbeiten.
Dieser schwerwiegende Nachteil wird er findungsgemäss dadurch vermieden, dass an Stelle eines mechanisch wirkenden Aus- scha-lters im Primärstromkreis, wie bisher Ü *iblich, eine vom Hochspannungskreis beein flusste und bei Potentialverschiebungen, die in diesem auftreten, sofort ansprechende Ent ladungsstrecke gleichzeitig in einem Strom kreis angeordnet sind, dessen Kurzschliessen durch die an der Entladungsstrecke über gehende Entladung einen Spannungsabfall im Hochspannungskreis hervorruft.
Vorzugs weise überbrückt die Entladungsstrecke selbst oder diePrimärwicklung eines Transformators, in dessen Sekundärstromkreis die Entladungs strecke geschaltet ist, die Primärwicklung des Hochspannungstransformators, so dass' diese bei Ansprechen der Entladungsstrecke span nungslos gemacht wird. Die Folge ist ein Verschwinden der Hochspannung. Es ist da durch nahezu in demselben Augenblick, in dem eine Störung des Spannungsgleich gewichtes durch die Berührung von Hoch spannung aufweisenden Teilen oder durch die kurz vor der Berührung solcher Teile übergehenden Funken entsteht, die lebens gefährliche Hochspannung verschwunden.
Durch den hervorgerufenen Kurzschluss kön nen nachträglich Höchststromauslöser in Tätigkeit kommen; jedoch geschieht das nur zum Schutz des stromliefernden Netzes.
In der Fig. 1 ist die neue Einrichtung in einem Ausführungsbeispiel schematisch dar gestellt, s ist die Hochspannungswicklung des etwa zum Röntgenröhrenbetrieb dienenden Trans formators t. Von ihren beiden Klemmen ge hen die Hochspannungsleitungen in den Be handlungsraum und durchdringen dessen Wände mit den Durchführungen d,, d2- Diese sind in der üblichen Weise mit je einem Flansch f 1, f, versehen, der aber nicht, wie sonst, geerdet wird. Vielmehr gehen von jedem Flansch Leitungen zu einer Ent ladungsstrecke f.
Diese Entladungsstrecke kann als auswechselbare Patrone ausgebildet sein. Ihre Elektroden müssen aus solchen Stoffen bestehen, dass beim Auftreten von Überspannung zwischen ihnen übergehende elektrische Entladungen einen Kurzschluss oder eine Lichtuogenentladung hervorrufen können. Die beiden Elektroden sind gleich zeitig mit den Enden der Primärwicklung p des Hochspannungstransformators t verbun den.
Bei Einrichtungen mit Ileizstromtrans- formatoren ist es vorteilhaft, die an sich vor handenen Isolierrohre der Fleizstromtransfor- matoren an Stelle der Durchführungen d,, d:; zu verwenden.
Wird :eine der beiden Hochspannungsleitun- gen an Erde gelegt, sei es über einen Ohm schen Widerstand oder durch einen zwischen Erde und Leitung auftretenden Funken, oder kommt die Hochspannungsleitung mit einem von Erde isolierten Körper gzösserer Kapa zität auf ähnliche Weise in Berührung, so entsteht an der andern Hochspannungs leitung eine Überspannung; allgemein ge sprochen, tritt eine Spannungsverschiebung ein, die in der gewissermassen als Spannungs anzeiger wirkenden Entladungsstrecke feine Entladung hervorruft. Durch diese Ent ladung wird aber die vom Netz gespeiste Primärwicklung<I>p</I> des Transformators<I>t</I> kurzgeschlossen.
Es bleibt also für diesen die Betriebsspannung aus, und damit wird auch die Hochspannungswicklung s span nungslos. Zum mindesten fällt die Span nung auf einen so niedrigen Betrag, dass sie nicht mehr gefährlich wird. Die Wirkung tritt durch Verwendung einer Entladunhs- strecke als Kurzschlussschalter sofort ein, im Gegensatz zu der Verzögerung, die, mit der Verwendung von mechanischen Aus schaltern verbunden ist.
Die Entladungsstrecke kann sich auch in einem andern Stromkreis, zum Beispiel in einer passend angeordneten, besonderen Hilfs wicklung der Einrichtung befinden, deren Kurzschluss den Zusammenbruch der Ho^h- spannung bewirkt. Statt einer einzelnen Entladungsstrecke können auch deren meh rere dienen. Sie sind aber immer so einzu schalten, dass sie Potentialunterschiede an zeigen, die erst bei fehlerhaften Arbeiten der Einrichtung auftreten können.
Anders als die bekannten Einrichtungen ist die neue Einrichtung in allen Fällen, ins besondere auch dann wirksam, wenn die Hochspannung führenden Teile schon vor dem Einschalten, also dann, wenn diese Teile noch nicht unter Spannung stehen, berührt werden und die Berührung beim Einschalten noch besteht.
Es hat sich als besonders. zweckmässig erwiesen, die als Kurzschlussschalter wirkende Entladungsstrecke nicht selbst- als Anzeiger für die Potentialverschiebungen zu benutzen, sondern diese Rolle einer besonderen Ent- ladungsstrecke zuzuweisen, die erst durch ihr Ansprechen die Entladung in der kurz schliessenden Entladungsstrecke auslöst. Man kann dann die Hauptentla.dungsstrecke, da sie nicht noch einen andern Zweck zu er füllen hat, unbehindert so ausbilden, dass ihre Kurzschlusswirkung bei Einsetzen ihrer Entladung möglichst vollkommen ist.
Die auf Spannungsverschiebungen anspre chende Entladungsstrecke ist zweckmässig einerseits an einen Punkt des Hochspannungs kreises anzuschliessen, der im ungestörten Betrieb etwa Erdpotential besitzt, also bei- sp:
elsweise an den Mittelpunkt der Hoch spannungswicklung, oder einen künstlichen Nullpunkt, wie die Mitte eines die Hoch spannungsklemmen überbrückenden hoch- ohmigen Widerstandes, anderseits an Erde selbst oder einen Punkt der Niederspannungs wicklung des Transformators, also jedenfalls an einen Punkt, der auch bei Störungen des Spannungsgleichgewichtes im lloehspannungs- kreis sein Potential nicht wesentlich ändert.
Die Aufgabe, die kurzschliessende Ent ladungsstrecke 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 Kapa zität versehen ist, die sich bei Überbrückung der Anzeigestrecke über die kurzschliessende Entladungsstrecke entlädt.
In den Fig. 2 und 3 sind zwei entspre chende weitere Ausführungsbeispiele der Er findung dargestellt. In beiden Figuren be deutet p' die Primärwicklung des Hoch spannungstransformators, h die Hochspan nungswicklung ;<B>f,'</B> (Fig. 2) bezw.
Ti-. 3) stellen die gegen Potentialverschie bungen empfindlichen Funkenstrecken dar, die den Primärstromkreis kurzschliessende Funkenstrecke. _ Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 sind die beiden Funkenstrecken in Reihe ge- .schaltet und bestehen aus drei Metallblöcken 1, 2, 3, die durch Glimmerblättchen vonein ander getrennt sind.
Der Glimmer ist zwi schen den einander gegenüberliegenden Flä chen der Met.*allblöche mit Löchern versehen, welche den eigentlichen Entladungsraum der Funkenstrecken darstellen. Der erste Block 1 cler Funkenstrecke f i ist mit der Mitte der Hochspannungswicklung 1a verbunden.
Fer ner ist ein Kondensator k, zwischen diesen Block und den letzten Block 3 der Funken strecke f@' gelegt. Die Enden der Primär- wicklung p liegen am Block 3 und dem Mittelblock 2.
Sobald das Potential der '!Mitte der IHochspannungswicklung infolge einer Gleichgewichtsstörung ansteigt, lädt sich der Kondensator 1, auf und die Spannung an den beiden Elektroden der Funkenstrecke<B>f.'</B> steigt so lange, bis, beispielsweise bei etwa 2000 V, ein Funken überschlägt, welcher eine leitende Rrücl:e. zwischen dem ersten und zweiten Block herstellt.
Dadurch wird der aufgeladene -Kondensator k an die beiden Elektroden der Funkenstrecke f..' gelegt, die infolgedessen ebenfalls anspricht und die am Netz liegende Primärwicklung p' kurz schliesst.
Bei der in der Fig. 3 wiedergegebenen Ausführungsform sind die drei als Elektro den der Funkenstrecke dienenden Metall blöcke derart angeordnet, dass zwei auf die Potentialverschiebung ansprechende Anzeige funkenstrecken<B><I>f</I></B> l", <B><I>f,'</I></B> entstehen, von denen die eine oder die andere ansprechen kann. Infolge der Verdoppelung sind auch zwei Kondensatoren kt, k, vorzusehen, die parallel zu den beiden Anzeigefunkenstrecken liegen.
Die den beiden Funkenstrecken f."", <B><I>f</I></B> l" <I>ge-</I> meinsame Elektrode ist mit der Mitte eines hoehohmigen, an die beiden Klemmen der Hochspannungswicklung h, angeschlossenen Widerstandes w oder mit einer an die beiden Klemmen der Hochspannungswicklung dz an geschlossenen Kondensatorbatterie verbun den.
Die Wirkungsweise ist, da das die Me tallblöcke der Funkenstreeken f,", <B><I>f,'</I></B> tren nende Glimmerblättchen aus Fabrikations- gründen niemals ganz gleiche Dicke zwischen den beiden Funkenstrecken aufweist, und da infolgedessen immer bei der einen Funken- \trecke zuerst eine Entladung eintreten wird, die gleiche wie bei der Ausführungsform nach Fig. 2.
Wesentlich für das zufriedenstellende Ar beiten der neuen Schutzeinrichtung ist es, dass gemäss dem Vorstehenden die kurz schliessende Entladungsstrecke an dem Hoch spannungskreis derart angeschlossen ist, dass sie nur bei Potentialverschiebungen, die im Hochspannungskreis stattfinden; anspricht.
Diese Bedingung ist deshalb wesentlich, weil, wenn beispielsweise die Entladungs strecke auch durch Hochfrequenzschwingun- gen angeregt werden könnte, die durch den kurz vor der Berührung Hochspannung füh render Teile entstehenden Funken in einem S S ehwingungskreise erzeugt werden, der zur Entladungsstre^ke in Beziehung steht, die Einrichtung fortwährend ansprechen würde,
sofern es sich um Röntgeneinrichtungen mit umlau f endemHochspa nnungsgleichrichter oder mit einer sonstigen, Funkenstrecken enthal tenden Vorrichtung handelt. In solchen Fällen, in denen die Gefahr einer Beeinflussung der Entladungsstrecke durch anderweitig überspringende Funken vor handen ist, werden vorteilhaft besondere Vor kehrungen getroffen um die schädlichen elek trischen Schwingungen von der Entladungs strecke abzuhalten. Am zweckmässigsten ge schieht dies durch eine unmittelbar vor die Entladungsstrecke geschaltete Drosselspule, gegebenenfalls in Verbindung mit Anordnun gen, die den Schwingungen einen bequemen Ausgleichsweg vor der Drossel verschaffen.
In der Fig. 4 ist eine solche Schaltungs anordnung dargestellt. Die Enden der Hoch spannungswicklung s sind zur Schaffung eines künstlichen Nullpunktes durch einen Spannungsteiler überbrückt. Der Spannungs- teiler besteht zweckmässig aus zwei oder mehreren in Reihe geschalteten Kondensato ren c:, c2. Die Niederspannungswicklung p" ist an die Funkenstrecke f s angeschlossen, de ren Elektroden von den beiden Kupferklötzen ki <I>,.</I> k2 gebildet sind.
Zwischen diesen Klöt zen liegt eine dünne Metallfolie m, die beider seits mit einer dünnen Isolierschicht, bei spielsweise Papier, belegt ist. Die Metallfolie m ist über eine Drosselspule<B>d</B> mit der Mitte der Kondensa:torbaIterie cl, c2, das ist einem Punkte verbunden, der betriebsmässig etwa Erdpotential hat. Besondere, etwa pa rallel zur Funkenstrecke geschaltete Konden satoren sind in dem Ausführungsbeispiel nicht vorgesehen, da die Kapazität der Elek troden gegeneinander zur Erzielung der Wir kung ausreicht.
Tritt nun im Hochspannungskreis durch irgendwelche Fehler eine Potentialverschie bung auf, so erhält die Mitte der Kondensa- torbatterie eine entsprechende Spannuni gegen Erde. Eine der beiden Funkenstrecken Metallfolie gegen Kupferklotz ki oder k2 spricht an, die Metallfolie schmilzt oder ver dampft und löst dadurch eine Lichtbogen entladung zwischen den Kupferklötzen k; , k2' aus, welche die Primärwicklung des Noch- spannungstransformators kurzschliesst.
Irgend ein im Hochspannungskreis oder zwischen Hochspannung führenden Teilen überschla- gender Funke bringt die Entladungsstreeken ki <I>,</I> 1c2' nicht zum Ansprechen, selbst wenn durch ihn starke elektrische Schwingungen erzeugt werden; denn diese würden einfach den für sie bequemen Weg über die Kon- densatorbatterie nehmen, ohne den zur Ent ladungsstrecke führenden Seitenpfad einzu schlagen, der durch die Drosselspule d für sie gesperrt ist.
Bei passender Bemessung der Kapazität von<B>ei</B> und c2 ist in manchen Fällen die Dros selspule d entbehrlich. Auch kann man als Entladungsstrecken solche mit leicht ionisier- ba,ren Gasen verwenden.