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uberlastungsschutzeinrichtung für Röntgenröhren von Röntgen-Diagnostik-Generatoren
Die Erfindung betrifft eine itberlastungsschutzeinrichtung für Röntgenröhren von
Röntgen-Diagnostik-Generatoren mit Einstellorganen für die Röntgenröhrenspannung
(kV), das Milliamperesekundenprodukt (mAs) und die prozentuale Röhrenausnutzung
zu deren freien Einstellbarkeit und mit einem elektromechanischen Speicher, in dem
zu jeder Kombination der Einstellgrößen kV und mAs ein Stromwert, der eine entsprechende
Röntgenröhrenstromstufe repräsentiert, programmiert ist.
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Es sind Uberlastungsschutzeinrichtungen bekannt, die nach dem Prinzip
eines Analogrechners arbeiten und zwar durch Nachbildung der Belastungskennlinie
der jeweiligen Röntgenröhre oder durch der Belastungskennlinie entsprechende, modifizierte
Kurven in Parameterdarstellung. Die einzelnen Kurven werden dabei durch mechanische
Mittel, zum Beispiel durch Zusammenwirken von Hebeln, Kurvenscheiben und Getrieben
oder durch elektrische Schaltungen, zum Beispiel durch Widerstandskombinationen,
Dioden-Widerstands-Netzwerke oder nichtlineare Widerstände nachgebildet.
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Bei großen Anforderungen an die Genauigkeit ist hierbei in jedem Fall
der mechanische und/oder elektrische Aufwand erheblich, insbesondere dann, wenn
eine Fernbedienbarkeit des Generators zu gewährleisten ist, ebenso beim Wechsel
von Röntgenröhren, die eine andere Kennlinie aufweisen.
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Es wurde ferner eine Uberlastungssohutseinriohtung für Röntgenröhren
von Röntgen-Diagnostik-Generatoren mit Einstellorganen Pllr kV, mAs und prozentuale
Röhrenausnutzung
zu deren freien Einstellbarkeit vorgeschlagen,
bei der die zu den gewählten bildgebenden Faktoren kV und mAs gehörenden maximalen
Röntgenröhrenströme je nach gewählten Röntgenröhrentyp einem Speicher entnommen
werden.
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Eine umständliche Berechnung ist nicht erforderlich.
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Die Ermittlung des einzustellenden Röntgenröhrenstroms unter Vorgabe
des prozentualen Ausnutzungsgrades der Röntgenröhre sowie der Schaltzeit aus dem
mAs-Wert und dem Röntgenröhrenstrom erfolgt auf digitale RechenweiseO Hierzu sind
die Einstellorgane für mAs und prozentuale Röhrenausnutsung mit Godiermatrizen und
diese mit Addiergliedern gekoppelt. Die digital berechneten Werte beeinflussen nach
ihrer Decodierung einen Zeitschalter sowie Stellorgane für die Röntgenröhrenheizung
und die Röntgenröhrdnspannung.
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Diese Uberlastungsschutzeinrichtung gewährleistet zwar einen sicheren
Schutz der Röntgenröhre durch genaue Berechnung der Belichtungszeit des Röntgenröhrenstroms
und der Röntgenröhrenspannung auch bei Berücksichtigung eines Dickenausgleichs für
programmierte Aufnahmetechnik, das heißt FernbeMenung des Generators, aber die Vorteile
der störungsfreien, reproduzierbaren digitalen Berechnung erfordern einen großen
Aufwand an elektronischen Mitteln.
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Es ist notwendig, die analogen Signale binär zu verschlüsseln, zu
verarbeiten und anschließend binär-analog zu entschlüsseln. Werden zur Decodierung
preisgünstige Relaisschaltungen eingesetzt, dann ist die Anzahl der Kontakte an
denen Signale abgenommen werden können durch die Relaisanzahl begrenzt. Außerdem
liegen im Mittel eine größere Anzahl Relaiskontakte für die Entsohlüsselung in Serie,
so daß die Zuverlässigkeit der Schaltung in Frage gestellt wird. Werden andere elektronische
Mittel eingesetzt, so steigen die Kosten erheblich an.
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Zweck der Erfindung ist es, einen wirtschaftlich zu realisierenden,
zuverlässigen llberlastungsschutz für Röntgçnröhren von Röntgen-Diagnostik-Generatoren
zu konzipieren.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für Röntgenröhren von Röntgen-Diagnostik-Generatoren
mit Einstellorganen zur frei wählbaren Einstellung der Röntgenröhrenspannung, des
Milliamperesekundenproduktes und der prozentualen Röhrenausnutzung eine mit einem
die zulässige Belastung bestimmenden elektromechanischen Speicher ausgerüstete Uberlastungsschutzeinrichtung
mit einfachen Mitteln zur genauen Berechnung der Belichtungszeit, des Röntgenröhrenstroms
und der Röntgenröhrenspannung bei Gewährleistung einer Fernbedienbarkeit und Initiallastbetrieb
des Generators zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß sowohl ein
mit dem Einstellorgan für prozentuale Röhrenausnutzung verstellbarer, der Berechnung
des Röntgenröhrenstroms dienender Schalter vorhanden ists dem jede einer Röntgenröhrenstromstufe
zugeordnete leitung vom elektromechanischen SpeLober zugeführt und ein Nachstellsystem
zur Beeinflussung von Stellorganen für die Röntgenröhrenheizung und die Röntgenröhrenspannung
nachgeschaltet ist als auch ein mit dem Einstellorgan für mAs verstellbarer der
Berechnung der Belichtungszeit dienender Schalter vorgesehen istt dem jede einer
Röntgenröhrenstromstufe bei Berücksichtigung der prozentualen Röhrenausnutzung zugeordnete
Leitung zugeführt und ein weiteres Nachstellsystem zur Beeinflussung eines Zeitschalters
nachgeschaltet ist.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die Nachstellsysteme
Stufenschalter mit mehreren Kontaktebenen' über die motorisch jeweils ein Kontaktarm
bewegt wird, wobei der Antrieb der Kontaktarme beim angewählten
Kontakt
der ermittelten Stufe der Belichtungszeit und des Röntgenröhrenstroms mittels Relais
stillgesetzt ist.
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Eine weitere günstige Ausgestaltung besteht darin, daß der Röntgengenerator
bei IJberschreitung seiner Bereichsgrenzen blockiert und der Antrieb der Kontaktarme
des betreffenden Nachstellsystems mittels Relais stillgesetzt ist. Bei programmierter
Aufnahmetechnik, wie Organgruppentechnik, sind die Nachstellsysteme vorzugsweise
direkt ansteuerbar, wobei Belichtungszeit und Röntgenröhrenstrom unmittelbar eingespeist
werden.
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Die Erfindung soll nachstehend anhand eines AusfUhrungsbeispieles
und einer zugehörigen Zeichnung näher erläutert werden. In der Zeichnung ist eine
Uberlastungsschutzeinrichtung mit einem elektromechanischen Speicher dargestellt.
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Mittels Einstellorganen 1;2 sind die bildgebenden Faktoren Röntgenröhrenspannung
(kV) und Milliamperesekundenprodukt (mAs) vorwählbar. Desweiteren ist ein Einstellorgan
3 für die prozentuale Röhrenausnutzung vorgesehen. Mit den Einstellorganen 2;3 stehen
Anzeigeeinrichtungen 4;5 in Verbindung. Sowohl das Einstellorgan 1 für kV als auch
das Einstellorgan 2 für mAs sind mit einem elektromechanischen Speicher 6 gekoppelt,
der mit laut Belastungstabelle zulässigen Röntgenröhrenstromwerten programmiert
ist. Der elektromechanische Speicher 6 besteht aus einer Platte, die sich aus voneinander
isolierten, leitenden, jeweils eine Röntgenröhrenstromstufe repräsentierenden Potentialflächen
7 zusammensetzt und einem mit Hilfe der Einstellorgane 1;2 bewegbaren Schleifer
8, der diese Flächen an Spannung legt. Am Ausgang des Speichers 6 sind soviel Leitungen
vorhanden wie diskrete logarithmisch gestufte Röntgenröhrenstromwerte in diesem
enthalten sind. Zur Berechnung des Röntgenröhrenstroms mit Berücksichtigung der
prozentualen Röhrenausnutzung dient ein Schalter 9 und zur Berechnung der Belichtungszeit
ein Schalter i o.
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Es wird nach dem dechenschieberprinzip gerechnet. Der Schalter 9 besteht
aus zwei Schaltstücken 11;12, wobei das Schaltstück 11 soviel, jeweils mit den stromführenden
Leitungen vom Speicher 6 verbundene Kontakte trägt wie logarithmisch gestufte Röntgenröhrenstromwerte
vorhanden sind und gegenüber dem fixierten Schaltstück 12, das entsprechende Kontakte
trägt, mit Hilfe des Einstellorgans 3 verschiebbar ist. In der Zeichnung ist als
Beispiel eine Einstellung von 250 mAs bei 25% Röhrenausnutzung gewählt.
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Damit wird die vom Speicher 6 abgehende 'B400 mL eitung 13 über den
Schalter 9 an die 1 cc mA"-Leitung 14 geschaltet, Die Leitung 14 sowie die anderen
jeweils einen Röntgenröhrenstromwert repräsentierenden Leitungen führen zu entsprechenden
Kontakten der Kontaktebene 15 eines Nachstellsystems 16. Der Schalter 1o besteht
aus zwei Schaltstücken 17;18,iwobei das mittels Einstellorgan 2, also in Abhängigkeit
des mAs-Wertes verschiebbare Schaltstück 17 soviel Kontakte trägt wie logarithmisch
gestufte Röntgenröhrenstromwerte vorhanden sind und das fixierte Schaltstück 18
Kontakte für die jeweils zugeordneten logarithmisch gestuften Werte der Belichtungszeit.
Den Kontakten des Schaltstücks 17 sind die entsprechenden nmA-Leitungen vom Schaltstick
12 des Schalters 9 parallel zugeführt, so daß bei der gewählten Einstellung von
250 mAs dem Kontakt loo mAW des Schaltstücks 17 der Kontakt "2,5 s" des Schaltstücks
18 gegenübersteht. Die den Belichtungszeiten zugeordneten vom Schaltstück 18 abgehenden
Leitungen, die "2,5 s"-Ieitung 19 ist in der Zeichnung hervorgehoben, führen zu
entsprechenden Kontakten einer Kontaktebene 20 eines Nachstellsystems 21. Die Nachstellsysteme
16;21 sind Stufenschalter mit mehreren Kontaktebenen, über die motorisch Kontaktarme
bewegt werden.
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Einen besonders stoßfrei arbeitenden Antrieb für das Nachstellsystem
21 erhält man durch einen zweipoligen, drehbar gelagerten Anker 22, der durch zwei
um 900 versetzt
angeordnete Elektromagnetpaare 23, ein Elektromagnetpaar
ist in der Zeichnung nicht dargestellt, bewegt wird.
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Die Bewegung erfolgt durch Stromimpulse, die abwechselnd durch die
Elektromagnetpaare 23 fließen. Der Anker 22 ist so profiliert, daß eine bevorzugte
Drehrichtung entsteht, und das Drehmoment über den Antriebswinkel von 900 nahezu
konstant ist. Ein einstufiges Zahnradgetriebe übersetzt die Ankerbewegung so, daß
für 900 Ankerdrehung ein Kontaktarm 24 von einem Kontakt zum nachfolgenden über
die Kontaktebene 20 gedreht wird. Die Stromimpulse werden von einem Taktgenerator
25 erzeugt und beeinflussen alternativ über in Reihe geschaltete von Relais A;B;C
betätigbare Relaiskontakte a;b;c und einen Verstärker 26 die Elektromagnetpaare
23. In gleicher Weise steuert der Taktgenerator 25 über den Relaiskontakt a, einen
vom Relais B betätigbaren Relaiskontakt d, einen Umschalter 27 und einen Verstärker
28,Elektromagnetpaare 29 vom Nachstellsystem 16 an, wodurch mittels Anker 30 und
Zahnradgetriebe wie eben beschrieben ein Kontaktarm 31 bewegt wird. Findet der Kontaktarm
24 bzw. 31 in der Kontaktebene 20 bzw. 13 einen angewählten Kontakt, dann zieht
das Relais C bzw.
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D an und unterbricht durch Öffnen der Relaiskontakte c bzw. d den
Strom vom Taktgenerator 23, so daß der Kontaktarm 24 bzw. 31 auf der ermittelten
s- bzw. mA-Stufe stehenbleibt, denn wird der Stromfluß eines Magnetpaares unterbrochen,
so bleibt der Anker und damit der Kontaktarm in einer definierten elektromagnetischen
Raststellung stehen, die durch das weiterhin vom Strom durchflossene Magnetpaar
bestimmt wird.
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Eine weitere vom Kontaktarm 24 bzw. 31 abzugreifende Kontaktebene
32 bzw. 33 dient zur weiteren Steuerung des Röntgengenerators, das heißt zum Beispiel
die Kontaktebene 32 zur An wahl eines Zeitschalters und die Kontaktebene 33 zur
Einstellung von mA und kV primär.
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Die Relais A;B ziehen immer dann an, wenn Werte vorgewählt oder ermittelt
wurden, welche die Bereichsgrenzen des Generators überschreiten. Die zugeordneten
Relaiskontakte a;b öffnen, unterbrechen den Strom vom Taktgenerator 25 und blockieren
den Röntgengenerator. Die Blockierung wird durch eine Warnlampe 34 angezeigt.
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Zu Beginn einer Initiallastaufnahme wird mit Hilfe des Umschalters
27 ein Taktgenerator 35 angeschaltet. Die Taktfrequenz des Taktgenerators 35 ist
zeitabhängig umschaltbar in der Weise, daß eine optimale Anpassung an den zeitlichen
Verlauf des Röntgenröhrenstroms bei Initiallast erzielt wird. Es ist auch möglich,
ohne Umschaltung mit einer einzigen Taktfrequenz zu arbeiten. Dabei muß ein größerer
Verlust an Schaltzeit in Kauf genommen werden. Praktisch genügt eine Umschaltstufe,
das heißt zwei Taktfrequenzen bis zum Ende der Initiallastaufnahme.
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Bei Konstantlastaufnahmen ist die gewählte Belichtungszeit an einer
Anzeigeeinrichtung 36 ablesbar. Zu diesem Zweck ist die Skala oder deren Zeiger
mit dem Kontaktarm 24 gekuppelt. Mit Hilfe eines Schalters 37 ist es möglich, für
Initiallastbetrieb die zulässigen Anfangsröntgenröhrenstr'dme als Funktion der Röntgenröhrenspannung
wahlweise zu programmieren. Die vom Schalter 37 abgehenden Leitungen 38 sind den
vom elektromechanischen Speicher 6 kommenden Leitungen für die entsprechende Stromstufe
parallel geschaltet. Wird auf den Schalter 97 verzichtet, so ergeben sich die Anfangsröntgenröhrenströme
bei Initiallast aus dem Speioher 6, wobei es hierbei notwendig ist, das Einstellorgan
2 auf niedrige mAs, welche die höchstzulässigen Röntgenröhrenströme als Funktion
der Röntgenröhrenspannung ergeben, zu stellen.
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Es ist auch denkbar, anstatt der Nachstellsysteme 21;16 mit den taktgesteuerten
Elektromagnetpaaren 23 bzw. 29 als Nachstellsystem ein Lotornachlaufsystem oder
einen taktgesteuerten Drehwähler mit Schrittschaltwerk zu verwenden. Auch hierbei
kann bei Initiallastbetrieb vom größten Röntgenröhrenstrom beginnend gemäß der Initialbelastungskennlinie
I = f (t) elektromechanisch zurückgeregelt werden, was bei einer weiteren möglichen
Ausführungsform, nämlich als Nachstellsystem eine der Stufenzahl der Röntgenröhrenstromwerte
und der Belichtungszeit jeweils entsprechende Anzahl von Relais zu verwenden, nicht
ohne weiteres möglich ist.
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Die kV-Einstellung mittels Einstellorgan 1 erfolgt an einer Kontakt
ebene 39. Zum Betrieb der Überlastungsschutzeinrichtung dient eine Spannungsquelle
40, die über einen Schalter 41 und den Schleifer 8 die Potentialflächen 7 an Spannung
legt.
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Bei Fernsteuerung, das heißt programmierter Aufnahmetechnik im Sinne
der ergangruppentechnik, erfolgt die Einspeisung der mA- und s-Werte durch Öffnen
des Schalters 41 und Schließen eines Schalters 42 über eine Leitung 43, wobei eine
Spannungsquelle 44 angeschaltet wird. Mittels Dioden 45;46 wird das Signal der Leitung
44 in s und mA bzw. mA-Initiallast aufgeteilt und direkt entsprechenden Kontakten
der Kontaktebenen 20;15 der DWachstellsysteme 21 ;16 zugeführt. Weitere Dioden 47;48,
welche in die Leitungen 19;14 oder in entsprechende Leitungen geschaltet sind, dienen
zur Entkopplung bei Fernsteuerung. Sollen mehrere Fernsteuersignale zugeführt werden,
so sind entsprechend in die Leitungen 14;19 und/oder in entsprechende.
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Leitungen ebenfalls Dioden zu schalten.