DE19634636C1 - Verfahren zur Aufrauhung der Oberfläche von Bauteilen von Elektronenröhren - Google Patents
Verfahren zur Aufrauhung der Oberfläche von Bauteilen von ElektronenröhrenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufrauhen der Ober
fläche von Bauteilen von Elektronenröhren.
Derartige Verfahren werden eingesetzt, um im Interesse eines
geordneten Wärmehaushalts einer im Betrieb befindlichen Elek
tronenröhre eine möglichst rasche Ableitung der im Betrieb
entstehenden Verlustwärme zu gewährleisten. Dies gilt insbesondere für Rönt
genröhren, bei denen nur ca. 1% der der Röntgenröhre zuge
führten elektrischen Leistung in Form von Röntgenstrahlung abgegeben wird,
während die restliche zugeführte elektrische Leistung in Ver
lustwärme umgewandelt wird.
Maßgeblich dafür, wie rasch die bei der Röntgenstrahlenerzeu
gung in die Anode der Röntgenröhre eingebrachte Verlustwärme
von der Anode wieder abgeführt werden kann, ist die Absorp
tionsfähigkeit der Innenflächen des Vakuumgehäuses der Rönt
genröhre für Wärmestrahlung.
Um den Wärmeabsorptionskoeffizienten dieser Oberflächen zu
erhöhen, ist es bekannt, diese zur Schaffung einer großen
realen, d. h. für die Wärmeabsorption wirksamen Oberfläche
aufzurauhen. Der tatsächliche Flächeninhalt der aufgerauhten
Oberfläche ist dann größer, als sich dies rechnerisch aus den
maßgeblichen geometrischen Abmessungen der Oberfläche ergibt. Diese Maß
nahme ist insbesondere bei Drehanoden-Röntgenröhren von Be
deutung, da hier infolge des geringen Wärmeflusses durch die
Lagerung der Drehanode die Wärmeabfuhr von der Drehanode fast
ausschließlich durch Strahlung erfolgen muß.
Üblicherweise erfolgt die Aufrauhung mittels Korundstrahlen.
Das Korundstrahlen der Innenflächen des Vakuumgehäuses bei
Röntgenröhren ist z. B. in der DE 34 05 067 A1 beschrieben. Es
werden dabei Wärmeabsorptionskoeffizienten in der Größen
ordnung von 0,45 bis 0,55, günstigstenfalls von bis zu 0,6
erzielt.
Ganz abgesehen davon, daß es wünschenswert wäre, höhere Wär
meabsorptionskoeffizienten zu erreichen, tritt bei der
Aufrauhung durch Korundstrahlen eine Verunreinigung der auf
gerauhten Oberfläche auf, und zwar, weil Korundpartikel in
diese eingeschossen werden. Hierunter ist zu verstehen, daß
sich Korundpartikel beim Auftreffen so tief in die Oberfläche
eingraben, daß sie stecken bleiben. Das Vorhandensein einge
schossener Korundpartikel ist unerwünscht, weil sie aufgrund
ihrer Halbleitereigenschaften die Spannungsfestigkeit von
Elektronenröhren nachteilig beeinflussen.
Eine Herabsetzung des Arbeitsdruckes beim Korundstrahlen
kommt nicht in Frage, weil dann die erzielbaren Wärmeabsorp
tionskoeffizienten noch unter den genannten Werten liegen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der
eingangs genannten Art anzugeben, mittels dessen hohe Wärme
absorptionskoeffizienten erreichbar sind, ohne daß die Gefahr
einer Verunreinigung der auf zurauhenden Oberfläche auftritt.
Nach der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch ein Ver
fahren zur Aufrauhung der Oberfläche von Bauteilen von Elek
tronenröhren, welches den Verfahrensschritt aufweist, daß die
auf zurauhende Oberfläche des Bauteiles mit einem Hochdruck
wasserstrahl beaufschlagt wird.
Es hat sich gezeigt, daß auf diese Weise eine extreme Zer
klüftung der aufzurauhenden Oberfläche erreicht wird, so daß
gegenüber durch Korundstrahlen aufgerauhten Oberflächen ein
erhöhter Wärmeabsorptionskoeffizient erreicht wird, der nach
ersten Messungen bis zu 0,69 betragen kann. Die Spannungs
festigkeit der Elektronenröhre wird durch das erfindungsge
mäße Verfahren offensichtlich nicht nachteilig beeinflußt, da
dem Bauteil nach dem Aufrauhen etwa anhaftende Flüssigkeits
reste leicht beseitigt werden können. Als für das erfindungs
gemäße Verfahren besonders unproblematische Flüssigkeit hat
sich Wasser erwiesen. Andere geeignete Flüssigkeiten können
für den jeweiligen Anwendungsfall leicht durch einfache Expe
rimente ermittelt werden. Ebenso lassen sich der für den je
weiligen Anwendungsfall geeignete Düsendurchmesser und der optimale
Strahldruck leicht durch einfache Versuche ermitteln.
Übrigens ist es aus der EP 0 218 354 A1 bekannt, in die Ober
flächen von metallischen Bauteilen Druckeigenspannungen ein
zubringen, indem die jeweiligen Oberflächen mit einem Hoch
druckflüssigkeitsstrahl beaufschlagt werden. Außerdem ist es
aus der CH 677 897 A5 im Zusammenhang mit dem Bauwesen be
kannt, einen Hochdruckflüssigkeitsstrahl zum Abtragen,
Aufrauhen, Schneiden und Reinigen von Materialien zu verwen
den.
Als typische Werte für den Querschnitt des Flüssigkeitsstrah
les und den Strahldruck sind 0,03 bis 0,5 mm² und 4×10⁸ Pazu
nennen. Der genannte Querschnittsbereich des Flüssigkeits
strahles entspricht einem Durchmesser von 0,2 bis 0,8 mm. Der
Strahlquerschnitt muß nicht kreisförmig sein. Auch andere
Geometrien des Flüssigkeitsstrahles sind geeignet, z. B. Fä
cherform bei Verwendung einer Schlitzdüse beispielsweise
rechteckiger Querschnittsform.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeich
nungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 in grob schematischer Darstellung im Längsschnitt
eine Drehanoden-Röntgenröhre, die Bauteile mit nach dem erfin
dungsgemäßen Verfahren aufgerauhten Oberflächen aufweist.
Fig. 2 eine durch Korundstrahlen aufgerauhte Oberfläche des
Gehäusebauteiles einer Röntgenröhre, und
Fig. 3 eine aus dem gleichen Werkstoff gebildete, durch einen Hoch
druckflüssigkeitsstrahl aufgerauhte Oberfläche eines
Bauteiles einer Röntgenröhre.
Die in der Fig. 1 dargestellte Röntgenröhre weist ein aus ei
nem metallischen Werkstoff gefertigtes Vakuumgehäuse 1 auf,
dessen Mittelteil 1a mit einem rohrförmigen Ansatz versehen
ist. An diesen ist beispielsweise mittels Löten oder Schwei
ßen 9 ein Rohr 1c angesetzt, in das mittels eines Isolators 2
eine schematisch angedeutete, insgesamt mit 3 bezeichnete
Kathodenanordnung eingesetzt ist, die
eine in einer Fokussierungsnut 3a eines
Kathodenbechers 3b aufgenommene Glühkathode 3c enthält. Von
dieser geht ein in Fig. 1 strichliert angedeuteter Elektro
nenstrahl E aus, der in einem Brennfleck BF auf die Auftreff
fläche 4a des Anodenkörpers 4b einer insgesamt mit 4 bezeich
neten Drehanode auftrifft.
Die Drehanode 4 ist in nicht näher dargestellter Weise an ei
nem mittels Löten oder Schweißen mit dem Mittelteil 1a des
Vakuumgehäuses 1 verbundenen Tragteil 1b in an sich bekannter
Weise drehbar gelagert.
Die Drehanode 4 weist einen mit dem Anodenkörper 4b verbunde
nen Rotor 5 auf, der mit einem außen auf dem Tragteil 1b an
gebrachten Stator 6 nach Art eines Kurzschlußläufermotors zu
sammenwirkt.
Die Drehanode 4 und das Vakuumgehäuse 1 sind elektrisch lei
tend miteinander verbunden. Sie liegen im Falle des darge
stellten Ausführungsbeispieles auf Erdpotential 7. Der eine
Anschluß der Glühkathode 3c liegt auf negativer Hochspannung
-UR, z. B. -125 kV. Zwischen den beiden Anschlüssen der Glüh
kathode 3c liegt die Heizspannung UH.
Das Vakuumgehäuse 1 ist mit einem beispielsweise aus Beryl
lium gebildeten Strahlenaustrittsfenster 8 versehen, durch
das im Betrieb der Röntgenröhre das vom Brennfleck BF ausge
hende Röntgenstrahlenbündel austritt, dessen Zentral- und
Randstrahlen in der Fig. 3 strichliert angedeutet und mit ZS
bzw. RS bezeichnet sind.
Um einen hohen Wärmeabsorptionskoeffizienten zu erreichen,
sind die innere Oberfläche des den Anodenkörper 4a der Dreh
anode 4 umgebenden Mittelteiles 1a des Vakuumgehäuses 1 und
des dem Anodenkörper 4a zugewandten Bereichs des Tragteiles
1b nach dem erfindungsgemäßen Verfahren aufgerauht, d. h.
durch Beaufschlagung mit einem Hochdruckflüssigkeitsstrahl,
insbesondere einem Hochdruckwasserstrahl. Der so behandelte
Bereich des Vakuumgehäuses 1 ist in der Fig. 1 durch eine
entlang der inneren Oberfläche des Vakuumgehäuses 1 verlau
fende strichlierte Linie gekennzeichnet und mit HS bezeich
net.
Winkelmäßig erstreckt sich der aufgerauhte Bereich, bezogen
auf die Mittelachse M der Drehanode 4, über den gesamten Um
fang des Vakuumgehäuses 1.
Infolge der guten Wärmeabsorptionsfähigkeit der Innenseite
des den Anodenkörper 4a umgebenden Bereichs des Vakuumgehäu
ses 1 ergibt sich ein günstiger Wärmehaushalt der Röntgen
röhre, da die beim Betrieb der Röntgenröhre in die Drehanode
4 eingebrachte Verlustwärme rascher durch das Vakuumgehäuse 1
aufgenommen und an ein das Vakuumgehäuse 1 umgebendes, in
Fig. 1 nicht besonders veranschaulichtes, z. B. flüssiges
Kühlmedium abgegeben werden kann.
Zur Veranschaulichung dieses Sachverhaltes zeigt Fig. 2 in
starker Vergrößerung, wie an dem eingetragenen Maßstab er
kennbar ist, eine herkömmlich, d. h. durch Korundstrahlen
aufgerauhte Oberfläche eines Bauteiles des Vakuumgehäuses ei
ner Röntgenröhre. Die aufgerauhte Oberfläche ist relativ grob
zerklüftet.
Demgegenüber ist die in Fig. 3 im gleichen Maßstab darge
stellte, durch Hochdruckflüssigkeitsstrahlen aufgerauhte ent
sprechende Oberfläche wesentlich feiner und damit in dem
Sinne stärker zerklüftet, daß sie einen gegenüber der durch
Korundstrahlen aufgerauhten Oberfläche größeren tatsächlichen
Flächeninhalt aufweist. Sie weist daher einen gegenüber einer
durch Korundstrahlen aufgerauhten Oberfläche deutlich erhöh
ten Wärmeabsorptionskoeffizienten auf.
Bei dem Material des aufgerauhten Bauteiles handelt es sich
in Fig. 2 und 3 jeweils um austenitischen Stahl (z. B. mit der Werkstoff-Nr.
1.4539).
Die in Fig. 2 dargestellte Oberfläche wurde mit Korundparti
keln einer Größe von ca. 0,2 mm bei einem Strahldruck von ca.
6·10⁵ Pa beaufschlagt. Die flächenspezifische Strahldauer betrug
einige Sekunden pro Quadratzentimeter (sec/cm²).
Die in Fig. 3 dargestellte Oberfläche wurde mit einem Hoch
druckwasserstrahl beaufschlagt. Der Strahldruck betrug ca.
4·10⁸ Pa und der Düsendurchmesser ca. 0,2 mm. Die flächen
spezifische Strahldauer betrug ca. 6 sec/cm².
In Fig. 1 ist nur der dem Anodenkörper 4a der Drehanode 4 un
mittelbar benachbarte Bereich der Innenseite des Vakuumge
häuses 1 nach dem erfindungsgemäßen Verfahren aufgerauht; es
kann jedoch auch die gesamte Innenseite des Vakuumgehäuses 1,
also zusätzlich auch die Innenseite des gesamten Tragteiles
1b und die Innenseite des Rohres 1c, entsprechend behandelt
werden.
Obwohl die Erfindung am Beispiel einer Drehanoden-Röntgen
röhre beschrieben ist, können auch Bauteile von Festanoden-
Röntgenröhren nach dem erfindungsgemäßen Verfahren aufgerauht
werden.
Auch die Erläuterung der Erfindung an Hand einer Röntgenröhre
hat nur beispielhaften Charakter, da die Erfindung bei belie
bigen Elektronenröhren zur Anwendung kommen kann.
Claims (5)
1. Verfahren zur Aufrauhung der Oberfläche von Bauteilen (1)
von Elektronenröhren, aufweisend den Verfahrensschritt, daß
die zu aufzurauhende Oberfläche des Bauteiles (1) mit einem
Hochdruckflüssigkeitsstrahl beaufschlagt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei als Hochdruckflüssig
keitsstrahl ein Hochdruckwasserstrahl vorgesehen ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Hochdruckflüs
sigkeitsstrahl einen Druck in der Größenordnung von 4·10⁸ Pa
aufweist.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der
Hochdruckflüssigkeitsstrahl einen Querschnitt in der Größen
ordnung von 0,03 bis 0,5 mm² aufweist.
5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Hochdruckflüssig
keitsstrahl einen Durchmesser in der Größenordnung von 0,2
bis 0,8 mm aufweist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1996134636 DE19634636C1 (de) | 1996-08-27 | 1996-08-27 | Verfahren zur Aufrauhung der Oberfläche von Bauteilen von Elektronenröhren |
Applications Claiming Priority (1)
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DE1996134636 DE19634636C1 (de) | 1996-08-27 | 1996-08-27 | Verfahren zur Aufrauhung der Oberfläche von Bauteilen von Elektronenröhren |
Publications (1)
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DE (1) | DE19634636C1 (de) |
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CN115256249A (zh) * | 2022-09-29 | 2022-11-01 | 达州市全锦建材有限责任公司 | 喷丸机 |
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CH677897A5 (en) * | 1989-03-17 | 1991-07-15 | Edi Mark | Frame for levelling, roughening and cleaning large surfaces - has moving nozzle which directs high pressure water jet onto surface |
-
1996
- 1996-08-27 DE DE1996134636 patent/DE19634636C1/de not_active Expired - Fee Related
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