DD152042A1

DD152042A1 - CIRCUIT ARRANGEMENT FOR THE PROTECTION OF A ROENTGENE TUBE

Info

Publication number: DD152042A1
Application number: DD22252380A
Authority: DD
Inventors: Reinhard Luh; Joachim Glaesel
Original assignee: Reinhard Luh; Joachim Glaesel
Priority date: 1980-07-10
Filing date: 1980-07-10
Publication date: 1981-11-11

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zum Schutze einer Roentgenroehre, wobei in Reihe zu Roentgenroehre und Hochspannungsquelle ein Schutzwiderstand geschaltet ist. Ziel und Aufgabe der Erfindung bestehen darin, ohne groszen zusaetzlichen Aufwand und bei Gewaehrleistung eines ausreichenden Schutzes der Roentgenroehre die am Schutzwiderstand auftretende Verlustleistung ueber den gesamten Betriebsspannungsbereich der Roentgenroehre auf einen Minimalwert zu reduzieren. Erreicht wird dies erfindungsgemaesz dadurch, dasz der Schutzwiderstand aus Einzelwiderstaenden besteht und Schaltmittel vorgesehen sind, mit denen die Einzelwiderstaende entsprechend vorgegebenen Roehrenspannungsbereichen stufenweise in den Roehrenstromkreis schaltbar sind. Die Erfindung ist in Roentgeneinrichtungen, insbesondere in Einrichtungen fuer die Roentgentherapie und die Roentgenstrukturanalyse, anwendbar.The invention relates to a circuit arrangement for the protection of a Roentgenroehre, wherein in series with Roentgenroehre and high voltage source, a protective resistor is connected. The aim and the object of the invention are to reduce the loss of power occurring at the protective resistor over the entire operating voltage range of the X-ray tube to a minimum value without requiring much additional effort and ensuring adequate protection of the X-ray tube. This is achieved according to the invention in that the protective resistor consists of individual resistors and switching means are provided with which the individual resistors can be switched stepwise into the tube circuit according to predetermined voltage ranges. The invention is applicable in Roentgeneinrichtungen, in particular in facilities for the X-ray therapy and X-ray structure analysis.

Description

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Reinhard Luh Dresden, am 24. 06, 80Reinhard Luh Dresden, 24. 06, 80

Joachim Gläsel KTP/Bey/DiJoachim Gläsel KTP / Bey / Di

VEB Transformatoren- und Röntgenwerk "H. Matern"VEB Transformers and X-ray "H. Matern"

TuR-Akte 1750 IPK: H 05 G, 1/54TuR file 1750 IPK: H 05 G, 1/54

Schaltungsanordnung zum Schütze einer RöntgenröhreCircuit arrangement for protecting an x-ray tube

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Schütze einer Röntgenröhre mit einem in Reihe zu Röntgenröhre und Hochspannungserzeuger geschalteten Schutzwiderstand.The invention relates to a circuit arrangement for protecting an X-ray tube with a series-connected to X-ray tube and high voltage generator protective resistor.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen In Hochspannungserzeugern von Röntgengeneratoren, die Ausgangsspannungen geringer Welligkeit liefern müssen, finden Schaltungen Anwendung, die zum Verbraucher hin mit Glättungskondensatoren abgeschlossen sind. Hochspannungsquellen dieser Art werden insbesondere zum Betrieb von Röntgenröhren in Einrichtungen für die Röntgentherapie und die Röntgenstrukturanalyse eingesetzt» Die Ausgangsleistungen dieser Röntgengeneratoren liegen bei nur einigen kW, sie müssen aber für Langzeitbetrieb ausgelegt sein. Durch die Kondensatoren ist die Röntgenröhre beim Auftreten von Stoßentladungen besonders gefährdet.Characteristic of known technical solutions In high-voltage generators of X-ray generators, which have to deliver output voltages of low ripple, circuits are used which are closed to the consumer with smoothing capacitors. High-voltage sources of this type are used in particular for the operation of X-ray tubes in facilities for X-ray therapy and X-ray structure analysis »The output power of these X-ray generators are only a few kW, but they must be designed for long-term operation. Due to the capacitors, the X-ray tube is particularly endangered when shock discharges occur.

Es ist bekannt, in Reihe mit der Röntgenröhre einen Schutzwiderstand anzuordnen (DE-PS 1 029 948). Hierdurch wird bei einer kurzzeitigen Verringerung der Isolationsfestigkeit in der Anoden-Katoden-Strecke als Folge des Auftretens freier Ladungsträger der Energieumsatz in der Röntgenröhre herabgesetzt.Bestimmend für die Größe des Schutzwiderstandes ist dabei die maximale Betriebsspannung der Röntgenröhre. Da die genannten Einrichtungen, begrenzt durch die Röhrenleistung, gewöhnlich in einem weiten Strom-It is known to arrange a protective resistor in series with the x-ray tube (DE-PS 1 029 948). As a result, with a short-term reduction in the insulation resistance in the anode-cathode path as a result of the occurrence of free charge carriers of the energy conversion in the X-ray tube herabgesetzt.Bestimmend for the size of the protective resistor is the maximum operating voltage of the X-ray tube. Since the said devices, limited by the tube power, usually in a wide current

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und Spannungsbereich arbeiten, bedeutet die Forderung zur Auslegung des Schutzwiderstandes nach der maximalen Höhrenspannung, daß bei jeder anderen Wertekombination eine von der Größe des Röhrenstroms abhängige höhere Verlustleistung auftritt. Bei der üblichen linearen Zuordnung von Widerstandsgröße und maximaler Röhrenspannung erreicht diese Leistungsüberhöhung am Schutzwiderstand bei den Einstellparametern von maximalem Röhrenstrom und minimaler Spannung den größten Wert entsprechend dem Verhältnis maximaler zu minimaler Röhrenspannung. Für diese in ihrer Höhe bedeutende und ständig auftretende Verlustleistung muß der Schutzwiderstand selbst und auch der Hochspannungserzeuger dimensioniert werden_o and voltage range, the requirement for the design of the protective resistor according to the maximum earthing voltage means that with each other combination of values, a higher power loss dependent on the size of the tube current occurs. In the usual linear assignment of resistance size and maximum tube voltage, this power overshoot at the protective resistor achieves the highest value corresponding to the ratio of maximum to minimum tube voltage in the setting parameters of maximum tube current and minimum voltage. For these significant in height and constantly occurring power loss of the protective resistor itself and the high voltage generator must be dimensioned _o

Es ist üblich, für spezielle Anwendungsfälle, z.B., wenn längere Zeit nur ein Teil des möglichen Leistungsbereiches der Röntgeneinrichtung genutzt wird, den Schutzwiderstand für diesen Teilbereich auszulegen und beim Übergang zu anderen Betriebsbedingungen diesen auszutauschen. Diese Lösung stellt einen Kompromiß dar hinsichtlich der Reduzierung der Verlustleistung am Schutzwiderstand für spezielle Anwendungsfälle, erfordert jedoch bei der üblichen Anordnung der Bauelemente im ölgefäß des Hochspannungserzeugers einen besonderen Aufwand.It is customary for special applications, for example, if only a portion of the possible power range of the X-ray device is used for a long time, to design the protective resistor for this subarea and to exchange it for the transition to other operating conditions. This solution is a compromise in terms of reducing the power loss of the protective resistor for special applications, but requires in the usual arrangement of the components in the oil vessel of the high voltage generator a special effort.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Die Erfindung verfolgt das Ziel, eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art auf wirtschaftliche Weise dahingehend zu verbessern, daß die genannten, dem Stand der Technik anhaftenden Nachteile vermieden werdenoThe invention has the object to improve a circuit arrangement of the type mentioned in an economic way to the effect that the mentioned, adhering to the prior art disadvantages are avoided

Darlegung d es Wesens der ErfindungExplanation d the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung mit einem in Reihe zur Röntgenröhre geschalteten Schutzwiderstand zu schaffen, bei der die an diesem Widerstand auftretende Verlustleistung über den gesamten Betriiebsspannungsbersich der Röntgenröhre auf einen i.'ininalwert reduziert ist.The invention has for its object to provide a circuit arrangement with a series connected to the X-ray tube protective resistor, in which the power dissipation occurring across this resistor is reduced over the entire Betriiebsspannungsberich the X-ray tube to an i.'ininalwert.

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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Schutzwiderstand aus Einzelwiderständen besteht und Schaltmittel vorgesehen sind, mit denen die Einzelwiderstände entsprechend vorgegebenen Röhrenspannungsbereichen stufenweise in den Röhrenstromkreis schaltbar sind. Eine besonders günstige Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß als Schaltmittel ein Schalter vorgesehen ist, der auch zur Ein- bzw_o Ausschaltung der Hochspannung dient. In einer möglichen Ausführungsform besteht der Schutzwiderstand aus lediglich zwei Einzelwiderständen, die sowohl jeweils einzeln als auch gemeinsam in den Röhrenstromkreis schaltbar sind, so daß für drei Röhrenspannungsbereiche entsprechende Widerstandswerte zugeordnet sindо Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform besteht darin, daß die Einschaltung der Einzelwiderstände mit entsprechend den vorgegebenen Röhrenspannungsbereichen zugeordneten №iderstandswerten durch vom Ist- oder Sollwert der Röhrenspannung abgeleitete Signale selbsttätig erfolgt.This object is achieved in that the protective resistor consists of individual resistors and switching means are provided with which the individual resistors are predetermined according to predetermined tube voltage ranges gradually switched into the tube circuit. A particularly advantageous embodiment of the invention provides that a switch is provided as the switching means, which also serves for switching on or _o off the high voltage. In one possible embodiment, the protective resistor consists of only two individual resistors, which can be switched both individually and together in the tube circuit, so that for three tube voltage ranges corresponding resistance values are assigned to a further advantageous embodiment is that the activation of the individual resistors with according to the predetermined Tube voltage ranges associated ückiderwerte by automatically derived from the actual or setpoint of the tube voltage signals.

Ausfuhrungsbeispielexemplary

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Beispiels und einer zugehörigen Zeichnung näher erläutert werden.The invention will be explained below with reference to an example and an accompanying drawing.

In Fig. 1 ist eine Schaltungsanordnung zum Schütze einer Röntgenröhre nach der Erfindung schematisch dargestellt. Hierin sind mit 1 eine Röntgenröhre und mit 2 ein die Röntgenröhre 1 speisender, aus einem Hochspannungstransformator 3» Gleichrichtern 4 bis 7 und einem Kondensator bestehender Hochspannungserzeuger bezeichnet» In Reihe zum Hochspannungserzeuger 2 und zur Röntgenröhre 1 ist ein Schutzwiderstand 9 angeordnet, wobei der zur Begrenzung der Entladungsenergie in der Röntgenröhre 1 dienende Schutzwiderstand 9 aus drei in Reihe geschalteten Einzelwiderständen 10;11;12 besteht. Mit Hilfe von Kontakten 13;14 eines Schalters I5 sind die Einzelwiderstände 10;11;12 entsprechend vorgegebenen Röhrenspannungsbereichen stufenweise inIn Fig. 1, a circuit arrangement for protecting an X-ray tube according to the invention is shown schematically. Herein, denoted by 1, an X-ray tube and 2, a X-ray tube 1, consisting of a high voltage transformer 3 »rectifiers 4 to 7 and a capacitor existing high voltage generator» In series to the high voltage generator 2 and the X-ray tube 1, a protective resistor 9 is arranged, wherein the limit the discharge energy in the X-ray tube 1 serving protective resistor 9 of three series-connected individual resistors 10, 11, 12 consists. With the aid of contacts 13, 14 of a switch I5, the individual resistors 10, 11, 12 are stepped in accordance with predetermined tube voltage ranges

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den Röhrenstromkreis schaltbar, d.h. jeder Widerstandskombination ist ein bestimmter Bereich zwischen der minimalen und der maximalen Röhrenbetriebsspannung U . bzw. ü zugeordnet. Die Widerstandswerte der Einzelwiderstände 10;11;12 sind dabei so gewählt, daß jeweils am Ende eines jeden Röhrenspannungsbereiches die gleiche Verlustleistung P auftritt.the tube circuit switchable, i. Each resistor combination is a certain range between the minimum and maximum tube operating voltage U. or ü assigned. The resistance values of the individual resistors 10, 11, 12 are chosen such that the same power loss P occurs at the end of each tube voltage range.

In Fig. 2 ist die Verlustleistung P am Schutzwiderstand 9 in Abhängigkeit vom Röhrenstrom I für verschiedene Anpassungsfälle bei einem den praktischen Gegebenheiten entsprechenden Verhältnis von maximaler zu minimaler Röhrenspannung U__Q„/U · „, = 3 dargestellt. Kurve K1 zeigt die ideale Anpas-FIG. 2 shows the power loss P at the protective resistor 9 as a function of the tube current I for various adaptation cases at a ratio of maximum to minimum tube voltage U_ _Q "/ U *", = 3 corresponding to the practical conditions. Curve K1 shows the ideal adjustment

ШсОС ПИЛ.ШсОС ПИЛ.

sung auf der Basis der linearen Zuordnung von Widerstandsgröße und Röhrenspannung bei einer gegen unendlich gehenden Stufung des Schutzwiderstandes 9 (n->oo). Mit Erreichen des maximalen Röhrenstromes I___v erhält man die für diesen Fall maximale und gegenüber jeder weiteren Betrachtung minimale Verlustleistung Ρ_γο» Kurve K2 zeigt den Verlauf der Verlustleistung P bei Verwendung eines einzigen, der maximalen Röhrenspannung U zugeordneten Widerstandes als Schutzwiderstand 9 (*ι=Ό· Mit Erreichen des maximalen Röhrenstroms I erhält man hierbei die maximale Verlustleistung P entsprechend dem Verhältnis IL· /U . . Kurve КЗ zeigtBased on the linear assignment of resistance and tube voltage at an infinite grading of the protective resistor 9 (n-> oo). Upon reaching the maximum tube current I__ _v yields the for this case the maximum and minimum over any further consideration power loss _Ρ γο "curve K2 shows the variation of the power loss P using a single, maximum tube voltage U associated resistor as protective resistor 9 (* ι = Mit · When the maximum tube current I is reached, the maximum power loss P corresponding to the ratio IL · / U. Curve КЗ is obtained

Шал IHXIi.Шal IHXIi.

schließlich den Verlauf der Verlustleistung P bei einer endlichen Abstufung, in diesem Fall von drei Stufen (n=3), des Schutzwiderstandes 9» wobei die Stufenunterteilung so gewählt wurde, daß am Ende eines jeden Bereiches die gleiche Verlustleistung P bzw. Verlustleistungsüberhöhung P /P auftritt« Bei einen Verhältnis von maximaler zu minimaler Röhr en spannung U ,/U . „ =3 bringt eine über drei hinaus- Finally, the course of the power loss P at a finite gradation, in this case of three stages (n = 3), the protective resistor 9 »wherein the step division was chosen so that at the end of each area the same power loss P or power dissipation P / P occurs «At a ratio of maximum to minimum tube voltage U, / U. " = 3 brings you beyond three

IHcLX/ mxnIHcLX / mxn

gehende Stufenzahl nur noch eine unerhebliche Absenkung der Verlustleistungsüberhöhung Р_у/Р_уо, so daß man in diesem Fall mit einer Unterteilung des gesamten Arbeitsbereiches der Röntgenröhre 1 in drei Röhrenspannungsbereiche und entsprechend drei zugeordneten Widerstandsstufen auskommt. Dabei kann der 7viaerstarids^T,vert der dritten Stufe hinreichend gutgoing number of stages only an insignificant reduction of the power dissipation Р _у / Р _уо , so that one _manages in this case with a subdivision of the entire working range of the X-ray tube 1 in three tube _{voltage ranges} and correspondingly three associated resistance levels. In this case, the 7viaerstarids ^T , vert the third stage sufficiently well

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auch, aus der Parallel- oder Reihenschaltung der ersten beiden Stufenwerte realisiert werden, wie es in Pig..3 und Fig. 4 dargestellt ist. In der Variante nach Fig. 3 besteht der Schutzwiderstand 9 aus zwei Einzelwiderständen 16;17, die mit Hilfe eines Schalters 18 jeweils einzeln oder in Parallelschaltung in den Höhrenstromkreis schaltbar sind. Darüber hinaus ermöglicht der Schalter auch die Hochspannungsausschaltung. In der Variante nach Figo 4 besteht der Schutzwiderstand 9 aus zwei in Reihe geschalteten Einzelwiderständen 19;20, die mit Hilfe von Kontakten 21;22 eines Schalters 23 jeweils kurzschließbar bzw. in den Röhrenstromkreis schaltbar sind.Während die Variante gemäß Fig. 3 in Röntgeneinrichtungen mit Vorwahl der Röhrenspannung vorteilhaft einsetzbar ist, gewährleisten die Varianten gemäß Fig. 1 und Fig. 4 auch in Einrichtungen mit Umschaltung von einem Spannungsbereich zum anderen während des Betriebes der Röntgenröhre 1, daß der erforderliche, dem Röhrenspannungswert zugeordnete Widerstandswert des Schutzwiderstandes 9 nicht unterschritten wird.Also, be realized from the parallel or series connection of the first two stage values, as shown in Pig..3 and Fig. 4. In the variant according to Fig. 3, the protective resistor 9 consists of two individual resistors 16, 17, which are switchable by means of a switch 18 each individually or in parallel in the Höhrenstromkreis. In addition, the switch also allows the high voltage cut-out. In the variant according to FIG. 4, the protective resistor 9 consists of two series-connected individual resistors 19, 20, which can each be short-circuited or switched into the tube circuit with the aid of contacts 21, 22 of a switch 23. While the variant according to FIG can be used advantageously with preselection of the tube voltage, ensure the variants of FIG. 1 and FIG. 4, even in facilities with switching from one voltage range to another during operation of the X-ray tube 1, that the required, the tube voltage value associated resistance value of the protective resistor 9 is not exceeded ,

Selbstverständlich ist es ohne weiteres möglich, die Einschaltung der Einzelwiderstände 10;11;12 bzw. 16;17 bzw. 19»20 durch vom Ist- oder Sollwert der Röhrenspannung abgeleitete Signale selbsttätig vornehmen zu lassen.Of course, it is readily possible to have the involvement of the individual resistors 10, 11, 12 or 16, 17 and 19 »20 carried out automatically by derived from the actual or setpoint of the tube voltage signals.

Claims

invention claim

1. Circuit arrangement for protecting an X-ray tube with a protective resistor connected in series with the X-ray tube and high voltage generator, characterized in that the protective resistor (9) consists of individual resistors (10; 11; 12 or 16; 17 or 19; Switching means (15; 18 »23) are provided with which the individual resistors (10; 11; 12 or 16; 17 or 19; 20) can be switched stepwise into the tube circuit according to predetermined tube voltage ranges.

2e circuit arrangement according to item 1, characterized in that a switch (18) is provided as the switching means, which is also used for input or

Elimination of high voltage is used «

3 · Circuit arrangement according to item 1, characterized in that the protective resistor (9) consists of two individual resistors (16; 17 or 19; 20) which can be switched both individually and together into the tube circuit.

4. Circuit arrangement according to item 1, characterized in that the connection of the individual resistors (10; 11; 12 or 16; 17 or 19; 20) with correspondingly assigned to the predetermined tube voltage ranges associated resistance values by derived from the actual or setpoint of the tube voltage signals automatically he follows.

For this 2. Sheet drawings