CH616274A5

CH616274A5 -

Info

Publication number: CH616274A5
Application number: CH899477A
Authority: CH
Inventors: Rudolf Schleinkofer
Original assignee: Siemens Ag
Priority date: 1976-10-14
Filing date: 1977-07-20
Publication date: 1980-03-14
Also published as: FR2368143B1; FR2368143A1; JPS587021B2; DE2646454C2; AT358141B; US4189658A; JPS5348684A; DE2646454A1; ATA539677A

Description

Die Erfindung betrifft eine Röntgenröhren-Drehanode nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Solche Anoden und Verfahren zu ihrer Auswuchtung sind zum Beispiel bekannt aus der DE-OS 2 249 184.

Röntgenröhren-Drehanoden müssen bekanntlich wegen ihrer hohen Rotationsfrequenz ausgewuchtet werden. Eine bezüglich der Rotationsachse gleichmässige Verteilung der Masse ist ausserdem notwendig, damit eine zu vorzeitigem Ver-schleiss führende Belastung der Lager vermieden und eine ausreichende Lebensdauer der Röhre erhalten wird.

In der DE-OS 2 249 184 ist eine Drehanode für Röntgenröhren beschrieben, bei welcher die Auswuchtung ohne Verletzung des Anodenkörpers und den damit verbundenen Nachteilen erhalten wird. Dazu wird die Verteilung der Masse des Anodenkörpers zum Ausgleich der Gewichte durch Beschich-tung begrenzter Flächen mit Metall ausgeglichen. So ist auch bei hohen Tourenzahlen noch ruhiger Lauf erreichbar. Dabei hat sich aber gezeigt, dass insbesondere für wiederholt notwendig werdendes Nachwuchten sich einiger Aufwand ergibt. Besonders bei Anoden mit Graphitteilen ist es nachteilig, dass die Haftung von Metallauftragungen bei hohen Fliehkräften (300 Hz-Rotation der Anodenteller) ungenügend sein kann. Das aufzubringende Material muss wenigstens angenähert gleiche Wärmeausdehnung wie das Graphit haben, damit die aufgetragenen Teile dauerhaft haften bleiben und nicht aufgrund der in Röntgenröhren auftretenden Temperaturwechselbeanspru-chungen abplatzen sowie die bei der Herstellung, das heisst beim Entgasen, benutzten wesentlich höheren Erhitzungen aushalten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Röntgenröhren-Drehanode gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 in einfacher Weise eine sichere Auswuchtung mit handwerklich gut beherrschbaren Mitteln zu erhalten. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die im kennzeichnenden Teil dieses Anspruchs angegebenen Massnahmen gelöst.

Wenn in einer der zur Zeit üblichen scheibenförmigen Drehanoden mehrere Teile eingesetzt sind, die rotationssymmetrisch um die Drehachse herumliegen und die aus einem Material bestehen, welches neben den üblichen, in Röhren notwendigen Eigenschaften, wie hohe Temperaturfestigkeit, niederen Dampfdruck usw., auch noch gute mechanische Bearbeitbar-keit, etwa Anbohrbarkeit, aufweisen, kann als eigentliches Anodenmaterial auch ein solches verwendet werden, das zwar in der Fabrikation beherrschbar ist, welches aber nachträglich nur schwer zu bearbeiten ist, ohne dass Nachteile hinsichtlich Abgabe loser Teilchen, Gasausbrüchen im Hochvakuum usw. in Kauf genommen werden müssen.

Ein für Drehanoden an sich günstiges Material dieser Art ist bekanntlich Graphit. Anoden aus diesem Material können zwar in der Fabrikation masshaltig hergestellt und nach entsprechender Vorbehandlung auch in Röntgenröhren eingesetzt werden. Bei einem evtl. notwendigen Auswuchten muss aber der Graphitkörper aufgebrochen werden, so dass rauhe Stellen usw. entstehen, die eine Beeinträchtigung der Röhre in obengenanntem Sinne bewirken können. Dies ist vermeidbar, wenn erfindungsgemäss Auswuchtteile in die Platte von vornherein eingesetzt werden. Die Auswuchtkörper können dabei aus einem im Vakuum stabilen und mechanisch gut bearbeitbarem Metall, wie Molybdän oder Molybdänlegierungen, bestehen. Solche Auswuchtkörper können abtragend, zum Beispiel durch Anbohren, zu einem Ausgleich von Unwuchten in ihrer Masse verändert werden.

Besonders wichtig ist das erfindungsgemässe Verfahren bei Drehanoden, die aus mehreren Scheiben zusammengesetzt sind. In einer bekannten Ausführung ist ein Metallteller zur Erhöhung der Wärmeabstrahlung an seiner Unterseite und gegebenenfalls auch an seiner Oberseite bis auf die Brennfleckbahn mit Teilen aus Graphit belegt. Zur Auswuchtung der fertigen Anode steht dann aber nur die Oberfläche des Graphits zur Verfügung, weil die Brennfleckbahn bekanntlich nicht zur Auswuchtung herangezogen werden kann. Sie muss ihrer Funktion nach möglichst glatt sein, das heisst sie darf keine Abtragungen, wie etwa Löcher usw., aufweisen. Die bei Anodentellern übliche Auswuchtung an der Unterseite würde aber eine Verletzung des dort angelöteten Graphitkörpers bedingen.

Zur Vermeidung des genannten Nachteils können in den Graphitkörper eine Anzahl von Metallkörpern eingesetzt werden. Zu ihrer Befestigung können in der Platte Löcher vorgesehen sein. Beim Anlöten der Graphitscheibe an die Metallscheibe werden dann in die Löcher eingesetzte Metallkörper gleichzeitig in der Graphitscheibe und mit dem Metallteller verlötet. Die Körper können dabei noch zusätzlich befestigt werden, wenn sie an ihrem an der angelöteten Seite der Graphitplatte liegenden Ende einen grösseren Durchmesser, etwa einen Wulst, das heisst einen seitlich angebrachten Rand usw., haben, der ein Herausrutschen der Körper aus den Löchern, in die sie eingesetzt sind, verhindert.

An sich ist schon mit drei Körpern ein hinreichender Ausgleich der Verteilung der Masse möglich, weil die Tellerebene durch drei Punkte eindeutig definiert ist und mit drei Gewichten jede beliebig in der Ebene liegende Unwucht erfasst werden kann. In der Regel dürften aber vier Auswuchtkörper zweckmässig sein, weil die Aufteilung der Unwuchtkomponenten in einem rechtwinkeligen Koordinatensystem besonders dann vorteilhaft ist, wenn es sich um ein Serien-Auswuchten handelt. (Nach der Wattmeter-Methode werden Unwuchten in zwei senkrecht zueinander stehende Komponenten zerlegt.) Auch mit mehr als vier Körpern dürfte eine Auswuchtung mög2

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lieh sein. Dann könnte aber dar Nachteil in Erscheinung treten, dass die abstrahlende Fläche zu klein wird.

Die Auswuchtkörper können an sich jede beliebige Form aufweisen, wenn sie nur in die Anodenanordnung einsetzbar sind. Als zweckmässig haben sich runde Scheiben erwiesen, denn sie sind einerseits leicht herstellbar und andererseits sind auch die Einsetzöffnungen leicht in genügender Genauigkeit zu erhalten. Als Abmessungen der Einsätze haben sich bei einem Tellerdurchmesser von 100 mm solche von 10 bis 20, insbesondere 15 mm, als geeignet herausgestellt entsprechend einem Verhältnis zum Durchmesser der Drehanode von 20:100 bis 10:100, insbesondere 15:100. Durch die genannte Wahl wird ein Verhältnis der abstrahlenden Graphitfläche zu der für eine auswuchtende Abtragung zur Verfügung stehenden Metallfläche erhalten, das für beide Funktionen ausreichende Möglichkeiten offen lässt. Einerseits soll möglichst wenig der abstrahlenden Graphitoberfläche verloren gehen und andererseits ist es aber doch notwendig, dass die zu bearbeitenden Metallteile hinreichend massiv sind, damit sie einerseits genügend Material zum Ausgleich zu erwartender Unwuchten aufweisen und andererseits durch abtragende Werkzeuge bearbeitbar sind.

Der eigentliche Vorgang der Auswuchtung besteht darin, dass in üblicher Weise eine Unwucht auf entsprechenden Maschinen festgestellt und dann durch Abtragen an den eingesetzten Körpern, die in der Nähe der übermässigen Masseansammlung liegen, das Rotationsgleichgewicht im Drehanodenteller erzeugt wird. Von den eingesetzten Metallteilen kann in einfacher Weise durch Anbohren Material entfernt werden.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert.

In der Fig. 1 ist das Schaubild einer Röntgenröhre gezeichnet, deren Anode in erfindungsgemässer Weise ausgestattet ist,

in der Fig. 2 die Draufsicht und in der Fig. 3 die entlang der Linie III-III in Fig. 2 durch Abschneiden erzielbare Schnittansicht.

In der Fig. 1 ist eine Drehanoden-Röntgenröhre gezeichnet, bei welcher eine Kathodenanordnung 1 einer Anodenanordnung 2 in einem gläsernen Vakuumkolben gegenübersteht. Die Kathodenanordnung 1 ist dabei mit einer Ansteckbuchse 4 an der Innenseite der Röhre gehaltert. Sie weist einen Ansatz 5 auf, der eine in der Figur nicht sichtbare Glühkathode enthält, welche Elektronen abgeben kann, die auf der eigentlichen Drehanode 6 auf eine 1,3 mm dicke mit Wolfram belegte Brennfleckbahn 7 auftreffen. Die Drehanode 6 ist dabei an der Achse 8 mittels einer Schraube 9 gehaltert. Die Drehanode selbst besteht dabei aus einer oberen etwa 10 mm dicken Metallplatte 10 aus Molybdän, die an der Brennfleckbahn etwa 1,5 mm dick mit einer 5% Rhenium enthaltenden Wolframlegie-rung belegt ist, das heisst aus sogenanntem RTM-Material, die einen Durchmesser von 100 mm hat. An der Unterseite der Platte 10 ist eine 9 mm dicke Graphitplatte 11 angelötet. In den Körper der Platte 11 sind Auswuchtkörper aus Molybdän eingesetzt, von denen in Fig. 1 derjenige, der mit 12 bezeichnet ist, sichtbar ist. Die gesamte Anode wird in an sich bekannter Weise über den Rotor 13 in Drehbewegung versetzt, wenn

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durch Anlegen einer Spannung zwischen den Anschlüssen 14 und 15 aus der Glühkathode Elektronen auf die Brennfleckbahn 7 abgegeben werden. Diese Elektronen werden geschürt durch ein elektrisches Feld, welches zwischen einem der Anschlüsse 14 oder 15 und dem Stutzen 16 liegt.

In der Fig. 2 ist eine Draufsicht auf die Anode 6 dargestellt. Gestrichelt sind dabei die in die Graphitplatte 11 eingesetzten Auswuchtkörper 12 und 17 bis 19 gezeichnet, die runde Scheiben sind und einen Durchmesser von 15 mm haben. In ihrer Länge sind sie der Dicke der Platte 11 angepasst. Der Abstand ihrer Zentren vom Rand der Platte 11 beträgt 14 mm. Durch die Wahl der Abmessungen wird erreicht, dass einerseits genügend Material vorhanden ist, um die bei der Herstellung der Teller auftretenden Unwuchten ausgleichen zu können, andererseits die auf der Graphitscheibe freibleibende wärmeabstrahlende Oberfläche nicht zu sehr verringert wird.

Ein grösserer, im vorliegenden Beispiel 15 mm überschreitender Durchmesser der Körper 12 und 17 bis 19 würde dazu führen, dass die wärmeabstrahlende Oberfläche reduziert wird. Ein 15 mm unterschreitender Durchmesser lässt erwarten, dass nicht genügend Material vorhanden ist, um auftretende Unwuchten auszugleichen. Im Beispiel ist der Durchmesser von 15 mm bei einem Durchmesser der Platte 11 von 100 mm gewählt. Dadurch wird die wärmeabstrahlende Fläche der Platte 11 nur so weit beeinträchtigt, dass die Körper 12 und 17 bis 19 einerseits den evtl. auszugleichenden Unwuchten ange-passte Masse haben und andererseits gross genug sind, dass sie mit üblichen Werkzeugen, etwa einem Bohrer, abtragend bearbeitet werden können.

In der Fig. 2 ist ausserdem ersichtlich eine zentrale Öffnung 20, in welche die Achse 8 eingesetzt wird. An der Oberseite der Anode 6 weist die Öffnung 20 eine seitliche Erweiterung auf, in welche die Schraube 9 zur Befestigung der Anode 6 an der Achse 8 eingreift. Andererseits ist durch die doppelte Ausführung der gestrichelt gezeichneten Begrenzung der Körper 12 und 17 bis 19 angedeutet, dass diese einen seitlichen Rand aufweisen. Der Rand ist aus dem Schnittbild der Fig. 3 besser ersichtlich. Die mit 21 bis 24 bezeichneten Ränder stehen 1 mm über den seitlichen Rand der Auswuchtkörper 12 und 17 bis 19 heraus und sind 2 mm dick. Sie stellen eine Verdickung der Körper an ihrem an der Lötnaht 25 liegenden Ende dar. Da die Ausnehmungen in der Platte 11 genau dieser Form der Auswuchtkörper angepasst sind, wird so eine zusätzliche formschlüsse Halterung erzielt.

Die Auswuchtung der Anode 6 erfolgt in an sich bekannter Weise. Dazu wird in einer Auswuchtmaschine die Anode in Rotation versetzt. Dabei auftretende, auf unregelmässige Verteilung der Masse beruhende Beeinträchtigungen des runden Laufes sind an der Maschine nach Ort und Grösse ablesbar. Dies ergibt die Möglichkeit, an einem der Auswuchtkörper 12 sowie 17 bis 19 entsprechende Änderungen vorzunehmen. In vorliegender Figur 3 ist ein Übergewicht in der Gegend des Auswuchtkörpers 12 festzustellen. Diese wird dann durch Einbringung einer Bohrung 26, deren Tiefe und Durchmesser der Menge des zu entfernenden Materials angepasst ist, ausgeglichen.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

616274 PATENTANSPRÜCHE

1. Röntgenröhren-Drehanode, die eine Scheibe aufweist an welcher Auswuchtkörper angebracht sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswuchtkörper in Ausnehmungen der Scheibe eingesetzt sind.

2. Röntgenröhren-Drehanode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper der Anode aus mehreren Scheiben besteht und wenigstens in eine der an den Aussensei-ten liegenden Scheiben Auswuchtkörper eingesetzt sind.

3. Röntgenröhren-Drehanode nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehanode aus einer Metallscheibe besteht, an deren oberer Seite sich die Brennfleckbahn befindet und an deren Unterseite eine Graphitscheibe angebracht ist, in welche die Auswuchtkörper eingesetzt sind.

4. Röntgenröhren-Drehanode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in gleichen Abständen voneinander und in gleichen Abständen vom Zentrum vier Auswuchtkörper eingesetzt sind.

5. Röntgenröhren-Drehanode nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswuchtkörper kreisförmige Scheiben sind, deren Durchmesser sich zu demjenigen der Scheibe aus Graphit, wie 20:100 bis 10:100, insbesondere 15:100, verhalten.

6. Röntgenröhren-Drehanode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswuchtkörper in Öffnungen eingesetzt sind, deren mit den Auswuchtkörpern in Berührung kommenden Wände mit diesen übereinstimmende formschlüssig halternde Form haben.

7. Röntgenröhren-Drehanode nach den Ansprüchen 3 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswuchtkörper an ihrem an der Grenzfläche zwischen Metallscheibe und Graphitscheibe liegenden Ende einen seitlich wulstartig verdickten Rand aufweisen.