Röntgengerät mit einer Sicherheitsschaltung In einem Röntgengerät ist die Arbeits spannung der Röntgenröhre, das heisst die Spannung zwischen Anode und Kathode, wenn das Röntgengerät im Betrieb ist, wesent- lieli niedriger als die Leerlaufspannung, da bei Belastung im Gerät und im Speisenetz Spannungsverluste entstehen. Bei der Inbe triebnahme des Röntgengerätes wird zunächst der Strom zur Heizung der Heizkathode ein- gesehaltet und einige Zeit später wird die hohe Spannung an die Röhre gelegt.
Der Be lastungsstrom steigt dann sofort zum vollen Wert, wodurch verhütet wird, dass die Röhren spannung zu hoch wird.
Wenn eine Unterbrechung der Heizstrom leitung, ein Kurzschluss im Speisetransforma tor oder eine andere Störung auftritt, so dass die Kathode nicht bis zur Arbeitstemperatur erhitzt wird, Einschaltung der hohen Spannung für die Röntgenröhre schädlich sein.
In diesem Falle ist die Röhrenspannung gleich der Leerlaufspannung des Hochspan- iiungstransformators und die Stromzufüh- rungskabel können durchschlagen, es können Funküberschläge im Röhrenmantel auftreten oder innere Durchschläge können die Röntgen röhre beschädigen.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Rönt gengerät mit einer Sicherheitsschaltung und bezweckt, die Einschaltung der hohen Span nung zu verhüten, wenn der Stromkreis zur Erhitzung der Heizkathode der Röntgenröhre aus irgendeinem Grunde gestört ist. Gemäss der Erfindung wird die Erregung eines elek tromagnetischen Relais, dessen Arbeitskontakt in dem Betätigungsstromkreis für die hohe Spannung enthalten ist, durch die Summe zweier Spannungen bedingt, die annähernd gegenphasig sind und von denen eine kon stant und die andere von dem Heizstrom ab hängig ist. Wenn die Summe der beiden Span nungen einen bestimmten Wert überschreitet; unterbricht der Arbeitskontakt den erwähnten Stromkreis.
Die Spannungen sind gleich oder haben nur einen geringen Unterschied, wenn keine Störung eintritt und bei Einschaltung der Heizstrom den zum Erhitzen der Kathode zur Arbeitstemperatur erforderlichen Wert an nimmt. Im Falle einer Unterbrechung des Heizstromkr eises ist die von dem Heizstrom abhängige Spannung sehr gering und das Relais spricht durch die konstante Spannung an. Tritt jedoch ein Kurzschluss ein, so ist die von dem Heizstrom abhängige Spannung vorwiegend und macht das Relais wirksam.
Es ist für die Erfindung unwesentlich, ob ein Relais mit einer Erregerwicklung oder ein Differentialrelais verwendet wird. Die Summe der Spannungen kann auch zur Steuerung der Gitterspannung einer Ent ladungsröhre oder als Zündspannung für eine Gasentladungsröhre verwendet werden; deren Anodenstrom das Relais erregt.
Der verhältnismässig hohe Leerlaufstrom des Heizstromtransformators, der weiterfliesst, wenn eine Unterbrechung auf der Sekundär seite dieses Transformators die Erhitzung der Heizkathode verhindert, beeinträchtigt die Empfindlichkeit der Einrichtung. Dieser Strom hat eine sehr hohe reaktive Kompo nente, die grösstenteils dadurch kompensiert werden kann, dass parallel zur Primärwick lung des Heizstromtransformators ein Kon densator geschaltet wird.
Dies wird in der nachfolgenden Beschrei bung an Hand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert.
Fig. 1 zeigt beispielsweise das Prinzip der Schaltung des Gerätes nach der Erfindung, und Fig. 2 zeigt eine Abart, und die Fig: 3 und 4 zeigen zwei Belastungs diagramme.
Die Röntgenröhre 1 ist mit der Kathode 2 und der Anode 3 an beide Enden der Sekun därwicklung 4 des Transformators 5 für hohe Spannung angeschlossen. Im allgemeinen wird gleichgerichtete Spannung benutzt und eine Anzahl von Ventilen -Lind Kondensatoren werden in den Stromkreis eingefügt aber zur Erläuterung der Erfindung genügt die ein fache Schaltungsanordnung nach Fig. 1.
Die Primärwicklung 6 des Transformators 5 ist an den Regeltransformator 7 angeschlos sen. Dieser ist als Spartransformator darge stellt. Die erzeugte Spannung kann durch Anzapfimgen 8 geregelt werden. Ein Strorn- zuführungsdraht 9 für die Primärwicklung 6 des Transformators 5 ist mit dem Regelkon takt 10, der andere Draht 11 unmittelbar mit dem andern Ende der Wicklung 7 verbinden. In den Stromzuführungsleit-Lmgen 9 und 11 sind die Kontakte 12 und 13 eines elektro- mägnetischen Relais,
des Hauptrelais, enthal ten, dessen Erregerwicklung 14 mittels eines Druckknopfschalters 15 mit der Netzspan nung durch die Anschlul3klemmen 16 und 17 verbunden werden kann. Der Reizstromkreis der Röntgenröhre 1 hat einen Heizstromtransformator 19 mit der Selutindärwicklung 18 und der Primärwick lung 20, welche letztere an zwei feste Punkte der Wicklung des Regeltransformators 7 an geschlossen ist. Die Stromzuführungsleitung zum Heizstromtransformator 19 enthält einen Regelwiderstand 21 zür Einstellung des Heiz stromes und eine Schmelzsicherung 22.
Letz tere dient dazu, in Fällen starken Kurz schlusses die Wirkung des Gerätes zu unter brechen, damit Beschädigung möglichst ver mieden wird.
Der Heizstromkreis enthält weiter den zÄTiderstand 23, der zum Schützen des Rönt gengerätes dient. Im Widerstand entsteht ein Spannungsverlust, der von dem Heizstrom abhängig ist. Er ist gering, wenn der Strom kreis irgendwo -unterbrochen ist und gross, wenn irgendwo ein Kiuzschhtss auftritt.
Einige Windungen 24 des Regeltransfor mators 7 liefern die Gegenspannung. Beide Spannungen sind durch die Gleichrichter brücke 27 und die Wicklung 26 in Reihe ge schaltet. Die Richtung des Stromes durch die Wicklung 26 ist stets dieselbe, ob die Span nung am Widerstand 23 höher als die Gegen spannung ist oder nicht. Man wird die Span nungen annähernd auf gleiche Werte einstel- l.en, und dazu dient der Kontaktarm 25 des Widerstandes 23. Es ist nicht erforderlich, Gleichrichter zu verwenden aber ein Gleich stromrelais arbeitet ruhiger als ein Wechsel stromrelais.
Die beiden Spannungen können auch durch magnetische Kopplung gegen- phasig geschaltet werden, wenn ein Differen tialrelais verwendet wird, von dem jede Wick lung an eine der Spannungen gelegt ist.
Bei einer andern Ausführungsform -ent hält dieser Einzelteil der Schaltung eine Hochvaku-Llmschaltröhre 32. Fig. 2 zeigt die Schaltung, in der eine Triode als Schaltröhre verwendet wird.
Die Summe der konstanten Spannung der Windungen 24 und der von dem Heizstrom abhängigen Spannung, die dem Widerstand 23 entnommen wird, wird gleichgerichtet und ist über dem Widerstand 33 wirksam. Sie liefert die positive Kompo- nente der Gitterspannung für die@Entladungs- röhre. Die Spannungsquelle 34 liefert 'die negative Komponente dieser Gitterspannung. Der Anodenstrom der Spannungsquelle 35 erregt die Wicklung des Relais 26, wenn in dem Heizstromkreis der Röntgenröhre eine Störung auftritt.
Anstatt der Triode kann auch eine gas gefüllte Entladungsröhre als Schaltröhre ver wendet werden. Die Schaltung muss dazu einigermassen abgeändert werden, welche Än derungen dem Fachmann jedoch keine Schwie rigkeiten bereiten.
Die Erregerwiehlung 26 des Relais betä tigt den Arbeitskontakt 29. Dieser Kontakt liegt im Betätigungsstromkreis des Haupt relais 14 und verhütet, wenn er geöffnet ist, die Einschaltung des Röntgengerätes.
Aus der graphischen Darstellung der Fig. 3 ergeben sich Einzelheiten über die Bedingun gen, die bei der Sicherung erfüllt werden müssen. Die Spannung des Windungsteils 24 des Regeltransformators 7 wird durch den Vektor V1 bezeichnet.
Der Vektor V2, der die Spannung am Widerstand 23 zwisehen einem Ende und der Anzapfung 24 bei normalem Stromverbrauch der Heizkathode angibt, weist eine geringe Phasenverschiebung auf, aber hat annähernd die gleiche Grösse wie der Vektor V1. Diese Übereinstimmung lässt sich durch Einstellung des Regelarmes 25 erzielen. Die Summe der beiden gegenphasigen Spannun gen wird durch den Vektor V angegeben. Bei den meisten Geräten ist es üblich, den Heiz strom gewissermassen veränderlich zu machen, damit die Belastung der Röntgenröhre auf den gewünschten Wert eingestellt werden kann.
Dies lässt sieh durch den Regelwider stand 21 durchführen und infolgedessen ändert sich die Spannung V2 zwischen den Grenzen V2' und V2". Diese Änderung wird von einer kleinen Änderung der Phasenver schiebung begleitet. Die Summe der Span nungen V1 und V2 ändert sich infolgedessen zwischen V und V'. Die Spannung, bei der das Relais 26 wirksam wird, muss grösser als V' sein, da diese die höschste Spannung ist, die bei der Regelung der Belastung auftritt.
Die Figur zeigt weiter die örektören A und B, die die Spannung V2 am Widerstand 23 an geben für den Fall, dass der Heizstromkreis auf der Sekundärseite des Heizstromtransfor- mätors unterbrochen ist (Vektor A) und für den Fall, auf dieser Seite ein Kurzschluss auf tritt (Vektor B).
Wenn die Primärseite des Heizstromtränsformators unterbrochen ist, wird diese Spannung Null sein und bei einem Primärkiuzschluss wird die Schmelzsicherung 22 wirksam. Aus der Figur ist ersichtlich, dass die Summe der Spannungen V1 und A oder B sowohl bei einer als auch bei der andern Abweichung den Wert V' überschreitet. Für die Anzugsspannung des Relais wird ein Wert zwischen V' und der geringsten der beiden unter der Wirkung einer Abweichung auftre tenden endgültigen Spannungen aus V1, r1 oder B gewählt. Dieser Wert initss möglichst gering sein.
Die Erregerspanniung des Relais 26 kann durch Ausgleich der reaktiven Komponente des Primärstromes des Heizstromtransforma- tors erniedrigt werden. Dazu ist parallel zur Primärwicklung 20 dieses Transformators 19 der Kondensator 26 geschaltet. Das Vektor diagramm, das auf diese Weise erhalten wird, ist in Fig. 4 dargestellt.
Die Vektoren sind mit den gleichen Bezugsziffern wie in Fig. 3 bezeichnet und die resultierende Spannung am Widerstand 23 erfolgt aus der vekto- riellen Zusammensetzung der Vektoren ,B und V, wobei letzterer Vektor den Einfluss des Kondensators angibt.
Aus dem Diagramm nach Fig. 4 folgt, dass die Spannung V2 am Widerstand 23, kombi niert mit der konstanten Spannung V1, eine Spannurig V' liefert, die wesentlich geringer ist als die Spannung V' nach Fig. 3. Infolge der vorerwähnten Massnahme wird das Relais eher ansprechen, wenn eine Abweichung von dem üblichen Belastungszustand eintritt. Wenn das Relais 26 nicht wirksam ist, kann die Belastung des Röntgengerätes mittels des Druckschalters 15 eingeschaltet werden.
Die Dauer des Betriebes des Gerätes wird durch den Zeitschalter 31 bedingt.