DE1056286B - Drehanoden-Roentgenroehre - Google Patents

Description

Die Belastungssteigerung von Drehanoden-Röntgenröhren, vor allem im· JKurzzeitbereich, kann bei gegebenen Brennfleckdaten (Größe und projektive Verkürzung) sowohl durch Vergrößerung des Anodentellerradius als auch "durch -Erhöhung" der Drehzahl der Anode erreicht werden. Einer Leistungssteigerung durch Vergrößerung" ctes' Tellerrad!us ist durch die für den praktischen Einsätz noch zulässigen Abmessungen der Röhre und "damit auch des Strahlenschutzgehäuses eine Grenze gesetzt. Für die medizinische Anwendung von Röntgenstrahlen hat sich eine obere Grenze des Anodentellerdurchmessers von etwa 100 bis 120 min ergeben. Für die Entwicklung höher belastbarer Drehanodenröhren erscheint daher in erster Linie der Weg aussichtsreich, eine Erhöhung der Drehzahl der Anode anzustreben.

Bei vakuumdicht ^: abgeschlossenen Drehanoden-Röntgenröhren üblicher Bauart erfolgt der Antrieb der Röntgenröhre durch einen Drehstrommotor, dessen Rotor im Röhrengehäuse untergebracht ist und durch das die Röhrenwandung durchsetzende Drehfeld angetrieben wird. Bei Verwendung des normalen 50periodischen Netzstromes zur Erzeugung eines Drehfeldes läßt sich mit einfachen Mitteln höchstens ein Drehfeld erzielen, das mit 3000 Umdrehungen pro Minute umläuft, so daß der Rotor wegen des für das Antriebsmoment notwendigen Schlupfes zwischen Drehfeld und Rotor maximal etwa mit 2850 Umdr./Min. umlaufen kann. Eine Erhöhung der Anodendrehzahl und damit eine Steigerung der Röntgenröhrenbelastbarkeit ließe sich daher durch ein schneller umlaufendes Drehfeld erzielen. Die Gewinnung eines solchen Drehfeldes aus dem zur Verfügung stehenden 50periodigen Wechselstrom ist aber nur mit einem hohen schaltungstechnischen Aufwand zu erreichen.

Demgegenüber wird unter Beibehaltung des üblichen mit der Netzspannung betriebenen Drehanodenmotors mit im Vakuumraum untergebrachtem Rotor erfindungsgemäß vorgeschlagen, ein zwischen dem Rotor des Drehstrommotors und der Drehanode eingeschaltetes Übersetzungsgetriebe vorzusehen, das eine Erhöhung der Anodendrehzahl gegenüber der Drehzahl des Rotors bewirkt. Ein solches Übersetzungsgetriebe ermöglicht eine höhere Anodendrehzahl, ohne daß Änderungen am Röntgenapparat vorzunehmen sind; lediglich der leicht auswechselbare Bauteil Röntgenröhre erfährt eine-Abwandlung. Die \^?erwendung eines Übersetzungsgetriebes zwischen Rotor und Anodenteller eröffnet darüber hinaus weitere Verbesserungen des Röntgenbetriebes, auf die im Rahmen nachfolgenden Beschreibungen von Ausführungsbeispielen des Erfindungsgegenstandes eingegangen werden soll.

Drehanoden-Röntgenröhre

Anmelder:
Siemens - Reiniger -Werke

Aktiengesellschaft,
Erlangen, Luitpoldstr. 45-47

Dipl.-Ing. Karl Silbermann und Kurt Dietz, Erlangen, sind als Erfinder genannt worden

Es ist zwar bekannt, zwischen den Rotor eines Drehanoden-Drehstrommotors und der Drehanode Getriebemittel einzuschalten. Diese Getriebe sind aber in erster Linie aus konstruktiven Gründen vorgesehen und dienen nicht dazu, die Anodendrehzahl über die durch ein gegebenes Drehfeld aufgezwungene Grenzdrehzahl des Rotors hinaus zu erhöhen.

^a5 In der Fig. 1 ist der ahodenseitige Teil einer Drehanoden-Röntgenröhre nach der Erfindung dargestellt. An die Röhrenwandung 1 ist ein metallischer Halterungsfuß 2 für die Drehanode angeschmolzen. Der Halterungsfuß 2 trägt innerhalb der Röhre ein rohrförmiges Glied Z, auf dem über zwei Kugellager 4, 5 der aus einem inneren Eisenrohr 6 und einem äußeren Kupferrohr 7 bestehende Rotor des Drehanodenmotors gelagert ist. Der- Stator des Drehanodenmotors, bestehend aus einem Ringkern 8 und den Wicklungen 9, umgibt den Rotor 6, 7 außerhalb der Röhrenwandung 1.

Der Anodenteller 12 ist nicht wie üblich starr mit dem Rotor 6, 7 verbunden, sondern seine Achse 13 ist gesondert über Kugellager 14, 15 im Innern des rohrförmigen Gliedes 3 gelagert. Der mit der Achse 13 verbundene Schild 16 soll die Lagerelemente gegen äußere Einflüsse abschirmen. Der Rotor 6, 7 trägt in seinem dem Anodenteller 12 abgewandten Teil einen Zahnkranz 17, der ein Zahnrad 18 treibt, das zusammen mit einem Zahnrad 19 kleineren Durchmessers gleichachsig über ein Kugellager 20 auf einem am Halterungsfuß 2 befestigten Stift 21 gelagert ist. Das Zahnrad 19 greift in ein am Ende der Anodenachse 13 befestigtes Zahnrad 22 ein. Beim Betrieb- des Drehanodenmotors dreht sich der Anodenteller 12 daher mit einer höheren Geschwindigkeit als der Rotor 6,7. Wenn sidh die Anodendrehzahl mit Rücksicht auf die Lager und Getriebe auch nur in Grenzen steigern läßt, so ist auf die angegebene Weise beim

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derzeitigen Entwicklungsstand doch eine Verdoppelung der Anodendrehzahl zu erreichen.

Zur Schonung der Lager kann für Fälle, in denen eine extrem hohe Anodendrehzahl nicht erforderlich oder sinnvoll ist, z. B. bei Langzeitaufnahmen, eine auf die Hälfte herabgesetzte Drehzahl in an sich bekannter Weise dadurch erreicht werden, daß der Stator des Drehanodenmotors von zweipoligen auf vierpoligen Betrieb umgeschaltet wird. Man kann diese Umschaltung von zwei- auf vierpol igen Betrieb direkt mit der Einstellvorrichtung für den Zeitschalter kuppeln, z. B. derart, daß die Anode bei Belastungszeiten von weniger als 1 Sekunde zweipolig und bei höheren Belastungszeiten vierpolig¹ angetrieben wird.

Das Bedürfnis, für verschiedene Aufnahmebedingungen verschiedene Anodendrehzahlen zur Verfügung zu haben, kann in Weiterbildung der Erfindung dadurch noch besser befriedigt werden, daß eine innere tellerförmige Anode von einer drehbaren ringförmigen Anode umgeben ist, wobei beide Anoden mit unterschiedlicher Drehzahl derart antreibbar sind, daß bei gemeinsamem Rotor für beide Anodenkörper der äußere Anodenkörper direkt und der innere Anodenkörper über ein Übersetzungsgetriebe mit dem Rotor des Drehanodenmotors in Verbindung steht.

Eine derartige Röntgenröhre ist in der Fig. 2 mit ihrem anodenseitigen Teil dargestellt. In der Darstellung der Fig. 1 und 2 wie auch in der später noch zu erläuternden Fig. 3 tragen übereinstimmende Bauelemente dieselben Bezugszahlen. Die Anordnung nach der Fig. 2 unterscheidet sich von derjenigen der Fig. 1 lediglich dadurch, daß die Anodenachse 13 einen kleineren Anodenteller 12 α trägt, der von einem Anodenring 12 b umgeben ist, welcher über ein Rohr 23 von dem Rotor 6, 7 getragen wird. Der Anodenteller 12 α rotiert bei Betrieb der Röhre daher mit einer höheren. Umlaufzähl als der Anodenring 12 ft. Die Neigung der Anodenflächen gegen eine Ebene senkrecht zur Anodenachse (Anodenwinkel) ist im Sinne der deutschen Patentschrift 956 708 so gewählt, daß die innere Anodenfläche einen geringeren Anodenwinkel, als die äußere Anodenfläche aufweist, z. B. α = 15° gegenüber β = 19°. Die Belastung der inneren Brennfleckbahn erfolgt vorwiegend dann, wenn bei. kleinen Brennfleckabmessungen eine besonders hohe Leistung und eine kurze Schaltzeit erwünscht sind, .während der äußere Anodenring insbesondere für Langzeitaufnahmen vorgesehen ist. Ein Vorteil der Anordnung besteht noch darin, daß für den Schnellanlauf der Anoden eine geringere Energie aufgewendet werden muß, als wenn beide Anodenkörper 12 a und 12 b auf die Drehzahl des inneren Anodentellers 12a gebracht werden müßten.

Während bei der vorbeschriebenen Anordnung notwendig jeweils beide Anodenkörper gleichzeitig angetrieben werden, kann es wünschenswert sein, daß nur jeweils einer der Anodenkörper in Betrieb zu nehmen ist. Bei einer Anordnung nach Fig. 3 läßt sich die wahlweise Kupplung des Rotors mit einem der Anodenkörper durch verschiedene Umlaufrichtungen des Rotors erreichen. Zu diesem Zweck ist der Rotor 6, 7, der auf einem mit dem Halterungsfuß 2 verbundenen Rohr 30 geführt ist, mit einem verbreiterten Zahnkranz 17 a. versehen und das in diesen Zahnkranz 17 α eingreifende Zahnrad 18 α mit einer auf einer Spindel 31 verstellbaren Wandermutter 32

ίο mit zwei Kegelzahnrädern 33, 34 verbunden. Die Spindel 31 ist in zwei Kugellagern 35, 36 geführt. Je nach Antriebs richtung des Zahnrades 18 a wird die Wandermutter 32 in ihre obere oder untere Endlage verschoben, wo sie in ein Kegelzahnrad 37 bzw. 38 eingreift. Über das Kegelzahnrad 37 wird der Anodenteller 12 α angetrieben, der mittels einer Hohlwelle 39 über Kugellager 40, 41 auf einer mit dem Halterungsfuß 2 verbundenen Achse 42 gelagert ist. Über das Kegelzahnrad 38 wird eine den Anodenring 12 b tragende Hohlwelle 43 angetrieben, die über Kugellager 44, 45 auf dem Rohr 39 gelagert ist.

Claims (4)

PaTENTANSPRCCHK.

1. Drehanoden-Röntgenröhre mit einem Drehstrommotor mit im Vakuumraum untergebrachten Rotor und Getriebemitteln zwischen dem Rotor des Motors und der Anode, dadurch gekennzeichnet, daß ein Übersetzungsgetriebe vorgesehen ' ist, das eine Erhöhung der Anodendrehzahl gegenüber der Drehzahl des Rotors bewirkt.

2. Drehanoden-Röntgenröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine innere tellerförmige Anode von einer ringförmigen äußeren Anode umgeben ist, wobei beide Anoden mit unterschiedlicher Drehzahl derart antreibbar sind, daß bei gemeinsamem Rotor für beide Anoden-■ körper der äußere Anodenkörper direkt und der innere Anodenkörper über ein Übersetzungsgetriebe mit dem Rotor des Drehanodenmotors in Verbindung steht.

3. Drehanoden-Röntgenröhre nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das mit dem Rotor gekuppelte Getriebe wahlweise mit dem Anodenteller oder dem vom Rotor gesondert gelagerten

Anodenring kuppelbar ist. -

4. Drehanoden-Röntgenröhre nach Anspruchs» ' dadurch gekennzeichnet, daß am Getriebe Mittel vorgesehen sind, z. B. ein auf einer Spindel in verschiedene Endlagen verstellbares Getriebeglied,, die durch - Änderung der Umlaufrichtung des ■Rotors die wahlweise Kupplung des Getriebes mit dem Anodenteller oder dem Anodenring bewirken.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 594 434;
französische Patentschrift Nr. 708 378; ■
USA-Patentschriften Nr. 2 209 963, 2 653 260.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen