DE2008387B2 - Abschirmvorrichtung für Röntgenstrahlen - Google Patents

Description

Diesen Maßnahmen haftet der Mangel an, daß der Zweckmäßigerweise werden die Kippachsen aller

Strömungswiderstand im Saugkanal wesentlich er- Blenden parallel nebeneinander in bezug auf die höht wird. Wenn der Widerstandswert eines gerade Saugkanalachse angeordnet, und zwar so, daß sich verlaufenden Saugkanals ohne Einbauten mit 1 ange- die Blenden in Offenstellung ein wenig überdecken, noinmen werden, so liegt unter Berücksichtigung des 5 Durch diese fächerartige Anordnung der Blenden Umstandes, daß in einem Vakuumbereich von 10~⁴ sind diese nicht nur auf engem Raum untergebracht, Torr gearbeitet wird, dieser Wert bei bekannten sondern verursachen auch einen geringeren Luft-Saugkanälen bei 0,5, war zur Folge hat, daß die Va- widerstand, als wenn die Blenden in größerem Abkuumpumpenleistung entsprechend erhöht, im ange- stand voneinander angeordnet würden, gebenen Beispiel verdoppelt werden- muß, falls die io Ferner werden mit Vorteil an den Saugkanalwän-Zeii zur Erzeugung des Vakuums gleichbleiben soll. den Anschlagleisten vorgesehen, und zwar derart, Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen daß die Blenden in Abschirmstellung an den AnNachteil zu vermeiden und den Widerstandswert des schlagleisten zur Anlage kommen. Die den Luft-Saugkanals bei gleicher Wirksamkeit der Strahlenab- widerstand im Saugkanal nur geringfügig erhöhenden schirmung auf zumindest fast 1 zu erhöhen. Gemäß 15 Anschlagleisten verhindern mit Sicherheit ein Durchder Erfindung wird, ausgehend von der eingangs ge- treten der Röntgenstrahlen zwischen der Blende in nannten Abschirmvorrichtung, vorgenannte Aufgabe Abschirmstellung und der Saugkanalwand, was andadurch gelöst, daß die Blenden während der Erzeu- dererseits den weiteren Vorteil hat, daß die Blenden gung des Vakuums mindestens .jit ihren Strahlenauf- nicht genau in den Saugkanal eingepaßt werden müstreffflächen aus dem Strahlengang der Röntgenstrah- 20 sen, sondern daß in Abschirmstellung ein Spalt zwilen heraus und während bzw. bereits vor der Elektro- sehen Blende und Wand durchaus zulässig ist. nenstrahlbearbeitung in den Strahlengang hinein- Weitere Merkmale der Erfindung können den Unkippbar oder schwenkbar sind. Die Erfindung geht teransprüchen entnommen werden, hierbei von der bisher offenbar unberücksichtigt ge- Die Zeichnung zeigt zwei Ausführungsbeispiele

bliebenen Tatsache aus, daß während der Vakuumer- 25 der Erfindung, und zwar in

zeugung keine Elektronenstrahlerzeugung notwendig F i g. 1 einen Längsschnitt durch den Saugkanal

ist. In diesem Zeitraum kann somit der Saugkanal einer Elektronenstrahlschweißmaschine mit in seitohne Abschirmvorrichtung sein, ohne daß die Gefahr liehe Ausnehmungen hinein umkippbaren Blenden, einer schädlichen Abstrahlung über den Saugkanal Fig.2 einen Querschnitt nach der Linie II-II in

und die Vakuumpumpe besteht. Der Saugkanal kann 30 Fi g. 1,

dadurch mehr als bisher nach strömungstechnischen F i g. 3 einen Längsschnitt durch den Saugkanal

Erkenntnissen ausgebildet sein, also beispielsweise einer Elektronenstrahlschweißmaschine mit im Saugunter Vermeidung von Krümmern. kanal selbst umkippbaren Blenden und

Die Blenden der erfindungsgemäßen Abschirmvor- F i g. 4 eine Seitenansicht der Anordnung nach

richtung können an ihren an der Saugkanalwand be- 35 F i g. 3 mit dem Antrieb zum Kippen der Blenden, findlichen Befestigungsstellen längs zu ihrer Fläche In F i g. 1 ist mit 1 der Saugkanal bezeichnet, der

aus dem Kanalquerschnitt herausschwenkbar — zwischen der evakuierbaren Bearbeitungskammer nach Art eines Verschlusses bei einer Kamera — einer Elektronenstrahlschweißmaschine und dem Va- oder mittels Scharnieren od. dgl. kippbar ausgebildet kuumpumpensatz (beides nicht dargestellt) angeordwerden, wobei sie sich im letztgenannten Fall in Of- 40 net und miteis Flanschen 4 und S mit diesen befestigt fenstellung an die Saugkanalwand anlegen und bei ist und der ferner aus einem äußeren Mantel 2 aus einem Saugkanal mit rundem Querschnitt entspre- normalem Material, z. B. Stahl, und aus einer strahchend gebogen ausgebildet sind. lungshemmenden Schicht 3, z. B. Blei, besteht. Im

Eine besondere Ausführungsart besteht darin, daß Inneren 6 des Saugkanals 1 befinden sich drei um die Kippachse längs zur Blendenfläche verläuft und 45 Wellen 7 kippbare und mittels Zapfen 17 (s. F i g. 2) an oder außerhalb der Saugkanalwand senkrecht zur betätigbare Blenden 8 bis 10, die wiederum jeweils Saugkanalachse vorgesehen ist und daß die Saugka- aus einer tragenden Schicht 11 und einer Bleischicht nalwand entsprechende Ausnehmungen für die Blen- 12 bestehen.

den in Offenstellung aufweist. Der Vorteil liegt hier- Die Blenden 8 bis 10 sind — wie aus F i g. 2 herbei darin, daß der bereits erwähnte Leitwert 1 in vol- 50 vorgeht — im wesentlichen rechteckig mit einer geler Höhe erreicht werden kann, wenn die Blenden in radlinigen Begrenzungskante 19, durch die in Ab-Offenstellung samt den Scharnieren außerhalb der schirmstellung jeweils etwa V₆ des gesamten Kanallichten Weite des Saugkanals angeordnet sind. querschnitts blendenfrei gehalten wird, und so ver-Eine andere vorteilhafte Ausführungsform der Ab- setzt angeordnet, daß die Wellen 7 der außengelegeschirmvorrichtung, bei der die Strömungsverluste 55 nen Blenden 8 und 10 am oberen und die der mittleeinerseits noch niedrig sind und andererseits der Fer- ren Blende 9 am unteren Kanalrand liegen. Diese tigungsaufwand für den Saugkanal klein ist, ist ge- Anordnung gewährleistet — wie weiter unten im einkennzeichnet durch eine parallel zur Blendenfläche, zelnen gezeigt werden soll — ein mehrfaches Aufin dieser liegende, in einer Saugkanalquerschnitts- treffen und damit Umlenken der Röntgenstrahlen fläche verlaufende Anordnung der Kippachse. Hier- 60 und damit deren erforderliche Abschwächung und bei werden die Schwenkzapfen der Blenden in cmfa- läßt doch gleichzeitig den Saugkanal in einem derarcher Weise in der Saugkanalwand gelagert und von tigen Ausmaß frei, daß das Vakuum während des außen betätigt. In Offenstellung befinden sich die Schweißens praktisch ohne Strömungsverlust auf-Blenden zumindest etwa parallel zur Saugkanal achse rechterhalten werden kann. Da es sich hierbei um und bilden dabei einen vernachlässigbar kleinen 65 den Ausgleich lediglich geringer Leckverluste han-Strömungswiderstand; der Saugkanal bedarf hierbei delt, bilden die Blenden nämlich keine ins Gewicht keiner besonderen Ausnehmung od. dgl. und kann fallende Behinderung, beispielsweise als glatter Zylinder ausgebildet sein. Die Anordnung der Blenden 8 bis 10 nach der

Fig. 1 und2 erfordert, daß der Saugkanal 1 für jede Blende in dessen oberen bzw. unteren Teil eine quaderförmige Ausnehmung 13, 14 bzw. 15 aufweist, die bis zur Hälfte der Saugkanalhöhe herab- bzw. heraufreicht (waagerecht längsverlaufende strichpunktierte Linie 16). Damit in Abschirmstellung der Blenden 8 bis 10 zwischen diesen und der Schicht 3 keine Strahlen hindurchtreten, sind Anschlagleisten 18 vorgesehen, die fest und strahldichtend auf dieser Schicht befestigt und so ausgebildet sind, daß in der in F i g. 1 gezeigten Abschirmstellung der Blenden diese an der den Strahleneintritt abgewandten Seitenfläche der Anschlagleisten anliegen.

In F i g. 3 ist der Saugkanal 20 mit Flanschen 21 und 22 ähnlich wie nach F i g. 1 ausgebildet. Ausnehmungen sind jedoch bei dem zylindrischen Saugkanal nicht erforderlich, da die drei Blenden 23 bis 25 um in der Querschnittsmitte des Saugkanals liegende Zapfen 26 kippbar sind. Demgemäß sind die Blenden 23 bis 25 im wesentlichen kreisrund mit einem ausgeschnittenen Sektor mit einer geraden Begrenzungskante 27 ausgebildet. Anschlagleisten 28 sind ähnlich wie nach F i g. 1 vorgesehen.

Der Vorteil dieser Blendenanordnung besteht in der einfacheren Konstruktion. Die Wirksamkeit der Strahlenabschwächung ist ebenso groß wie nach Fig. 1. Fig. 3 zeigt den Strahlenverlauf an Hand zweier eintretender Strahlen 29 und 30. Die mit 29 a und 30 α bezeichneten Strahlen sind Strahlen zweiter Ordnung, die mit 29 b und 30 b bezeichneten solche dritter Ordnung und die mit 29 c und 30 c bezeichneten solche vierter Ordnung, also ungefährlich, und zwar auf Grund ihres mehrfachen Auftreffens auf die Blenden bzw. Saugkanalwand. Der Strahl 29 tritt sogar als Strahl 29 rf fünfter Ordnung aus.

Die in den F i g. 1 und 3 gezeigte Stellung der Blenden (Abschirmstellung) ist lediglich dann notwendig, wenn die auch Röntgenstrahlen zur Folge

ίο habende Elektronenstrahlemission auftritt, d. h. im wesentlichen während des Schweißvorgangs selbst. In den übrigen Betriebszeiten ist die in Fig.4 gestrichelt angedeutete Offenstellung der Blenden 23 bis 25 vorzusehen, insbesondere während der Erzeugung des Vakuums in der Arbeitskammer der Elektronenstrahlschweißmaschine. Der Luftwiderstand ist bei der Anordnung der Blenden nach den F i g. 1 und 3 praktisch Null bzw. sehr klein (vgl. Fig. 4). Fig. 4 zeigt schließlich ein Beispiel für die zweckmäßigerweise außerhalb des Saugkanals erfolgende Betätigung der Kippvorrichtung der Blenden 23 bis 25 nach F i g. 3. Die Zapfen 26 sind hierbei aus dem Saugkanalgehäuse herausgeführt und über Hebel 35, 36"und 37 miteinander verbunden. Das eine Ende des Hebels 37 wird an ein hydraulisch betätigbares Glied 38 einer Verstellvorrichtung 39 angeschlossen, die an die Maschinensteuerung angeschlossen ist, so daß eine gesonderte und Irrtümer einschließende Beiätientfällt.

Hien:u 1 Blatt Zeichnungen

P, Q

Claims (8)

bzw. 26) versehen sind und eine gemeinsame, hydraulische, an die Maschinensteuerung ange- Patentansprüche: bChlossene Betätigung (38/39) vorgesehen ist.

1. Abschirmvorrichtung für Röntgenstrahlen 5

bei einer mittels ElektronenstraMen Werkstücke

bearbeitenden MascMne, z.B. ElektronenstraM-schweißmaschine, bei der die ElektronenstraMen

in einem unter Vakuum stehenden und hierzu mit Zur Erzielung eines zeitweiligen StraMenschutzes einem Saugkanal in Verbindung stehenden Raum io bei Montagearbeiten an Rohreinführungen in radioauf das Werkstück auftreffen und bei der die Ab- aktiv verseuchte Räume ist. bereits eine Abschirmschirmvorrichtung mehrere im Saugtanal befind- blende bekannt, die aus drei Teilen besteht, nämlich liehe, nicht dessen gesamten Querschnitt einneh- einem halbkreisförmigen Hauptteil und zwei an diemende, so ausgebildete und angeordnete Blenden ses Hauptteil angelenkten Kreissektoren, wobei noch aufweist, daß alle in den Saugkanal eintretenden 15 ein Führungsteil vorgesehen ist, welches die einzel-Röntgenstrahlen mehrfach auf die Blenden auf- nen Blendenteile so führt, daß sich die Blendentcile treffen und somit weitgehend absorbiert und nur um die Rohreinführung schließen und Merdurch inszu geringem Anteil gestreut werden, dadurch gesamt eine Kreisblende bilden (deutsche Auslegegekennzeichnet, daß die Blenden (8bis 10 schrift 1171545).

bzw. 23 bis 25) während der Erzeugung des Va- ao Die Erfindung bezieht sich demgegenüber auf eine

kuums zumindest mit ihren Strahlenauftreffflä- Abschirmvorrichtung für Röntgenstrahlen bei einer

chen aus dem Strahlengang der Röntgenstrahlen mittels ElektronenstraMen Werkstücke bearbeiten-

heraus und während bzw. bereits vor der Elektro- den MascMne, z. B. Elektronenstrahlschweißma-

nenstraMbearbeitung in den Strahlengang hinein schine, bei der die ElektronenstraMen in einem unter

kippbar oder schwenkbar sind. »5 Vakuum stehenden und hierzu mit einem Saugkanal

2. Abschirmvorrichtung nach Anspruch 1, da- in Verbindung stehenden Raum auf das Werkstück durch gekennzeichnet, daß die Kippachse auftreffen und bei der die Abschirmvorrichtung meh-(Welle 7) längs der Blendenfläche verläuft und an rere im Saugkanal befindliche, nicht dessen gesamten oder außerhalb der Saugkanalwand (1) senkrecht Querschnitt einnehmende, so ausgebildete und anzur Saugkanalachse vorgesehen ist und daß die 30 geordnete Blenden aufweist, daß alle in den Saugka-Saugkanalwand entsprechende Ausnehmungen nal eintretenden RöntgenstraMen mehrfach auf die (13 bis 15) für die ausgekippten Blenden (8 bis Blenden auftreffen und somit weitgehend absorbiert 10) aufweist. und nur zu einem geringen Anteil gestreut werden.

3. Abschirmvorrichtung nach Anspruch 1, ge- Bei der Bearbeitung von Werkstücken mittels kennzeichnet durch eine parallel zur Blenden- 35 ElektronenstraMen treten als Sekundärerscheinung fläche in dieser liegende, in einer Saugkanalquer- Röntgenstrahlen auf, und es ist daher größte Sorgfalt schnittsfläche verlaufende Anordnung der Kipp- darauf zu legen, daß die Röntgenstrahlen nicht in achse (Zapfen 26). schädlichem Maße ins Freie gelangen können. Aus

4. AbscMrmvorrichtung nach Anspruch 2 diesem Grunde ist auch der beim Arbeiten unter Va- oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Blenden 40 kuum stehende Arbeitsraum beispielsweise mit Blei-(8 bis 10 bzw. 23 bis 25) so ausgebildet sind, daß platten strahlungsdicht verkleidet.

deren Rand in Abschirmstellung der Blenden Problematisch wird die Maßnahme der straMungs-

zum größten Teil an der Saugkanalwand (1 bzw. sicheren Abdeckung im Hinblick auf den Saugkanal.

20) anliegt, wobei eine geradlinige Ausbildung Denn es muß unter allen Umständen vermieden wer-

des nicht anliegenden Blendenrandteils (19 bzw. 45 den, daß RöntgenstraMen in Richtung des Vakuum-

27) vorgesehen ist. pumpensatzes entweichen können. Da der Saugkanal

5. Abschirmvorrichtung nach einem der An- aus verschiedenen Gründen relativ groß sein muß— sprüche 1 bis 4 für einen Saugkanal mit einem im bei handelsüblichen ElektronenstraMschweißmaschiwesentlichen kreisförmigen Querschnitt, dadurch nen beispielsweise 300 mm Durchmesser — ist hiergekennzeichnet, daß das Verhältnis der Fläche 50 durch von vorneherein eine große Austrittsöffnung der Blende zur Querschnittsfläche (6) des Saug- für die Röntgenstrahlen gegeben, die nicht einfach kanals etwa 1 :1,2 bis 1:1,3 beträgt. abgedeckt werden kann, sondern in besonderer

6. AbscMrmvorrichtung nach Anspruch 3 Weise abgesichert werden muß.

oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kipp- Zur Lösung dieses Problems hat man bereits meh-

achsen aller Blenden parallel in bezug auf die 55 rere fest im Saugkanal hintereinander angeordnete

Saugkanalachse nebeneinander angeordnet sind, Blenden vorgesehen, die zur Aufrechterhaltung des

und zwar so, daß sich die Blenden in Offenstel- Luftdurchtritts zwar jeweils nur einen Teil des Saug-

lung ein wenig überdecken. kanalquerschnitts abdecken, aber so angeordnet sind,

7. Abschirmvorrichtung nach einem der An- daß sie resultierend alle Röntgenstrahlen durch sprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an 60 mehrfaches Auftreffen auf Materie und damit mehrden Saugkanalwänden (1 bzw. 20) Anschlaglei- fache Umlenkung unschädlich machen. Bekanntlich sten (18 bzw. 28) vorgesehen sind, und zwar der- können Röntgenstrahlen durch Auftreffen auf Mateart, daß die Blenden (8 bis 10 bzw. 23 bis 25) in rie abgeschwächt werden. Dreimal abgeschwächte Abschirmstellung an den Anschlagleisten anlie- Röntgenstrahlen (Strahlen 4. Ordnung) gelten allgegen. 65 mein als unschädlich für das Bedienungspersonal.

8. Abschirmvorrichtung nach einem der An- Eine andere Lösung dieses Problems besteht darin, sprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die daß der Saugkanal mehrfach (bis viermal), z. B. um Blenden mit von außen betätigbaren Zapfen (17 je 90°, gekrümmt ausgebildet ist.