DE2646454C2

DE2646454C2 - Röntgenröhren-Drehanode

Info

Publication number: DE2646454C2
Application number: DE2646454A
Authority: DE
Inventors: Rudolf Ing.(grad.) 8520 Erlangen Schleinkofer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1976-10-14
Filing date: 1976-10-14
Publication date: 1985-01-03
Also published as: FR2368143A1; DE2646454A1; US4189658A; CH616274A5; FR2368143B1; ATA539677A; AT358141B; JPS587021B2; JPS5348684A

Description

Die Erfindung betrifft e»ne Rön«5enröhren-Drehanode nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Solche Anoden und Verfahren zu ihrer Au'wuchtung sind z. B. bekannt aus der DE-OS 24 18 735.

Röntgenröhren-Drehanoden müssen bekanntlich wegen ihrer hohen Rotationsfrequenz ausgewuchtet werden, um zu laufen. Eine bezüglich der Rotation gleichmäßige Verteilung der Masse ist außerdem notwendig, damit eine zu vorzeitigem Verschleiß führende Schlagbelastung der Lager vermieden und eine ausreichende Lebensdauer der Röhre erhalten wird.

Nach der DE-OS 24 18 735 ist eine Röntgenröhren-Drehanode bekannt, die aus einer Metallplatte besteht, an deren oberer Seite sich die Brennfleckenbahn befindet und an deren Unterseite eine Platte und Ausnehmungen angebracht sind, die Teile zur Auswuchtung enthalten. Dabei handelt es sich um Teile, die sich beim Betrieb der Anode selbsttätig zum Ausgleich von Unwuchten verlagern sollen.

In der DE-OS 22 49 184 ist eine Drehanode für Röntgenröhren beschrieben, bei welcher die Auswuchtung ohne Verletzung des Anodenkörpers und den damit verbundenen Nachteilen erhalten wird. Dazu wird die Verteilung der Masse des Anodenkörpers zum Ausgleich der Gewichte durch Beschichtung begrenzter Flächen mit Metall ausgeglichen. So ist auch bei hohen Tourenzahlen noch ruhiger Lauf erreichbar. Dabei hat sich aber gezeigt, daß insbesondere für wiederholt notwendig werdendes Nachwuchten sich einiger Aufwand ergibt. Besonders bei Anoden mit Graphitteilen ist es nachteilig, daß die Haftung von Metallauftragungen bei hohen Fliehkräften (300 Hz-Rotation der Anodenteller) ungenügend sein kann. Das aufzubringende Material muß wenigstens angenähert gleiche Wärmeausdehnung wie das Graphit haben, damit die aufgetragenen Teile dauerhaft haften bleiben und nicht aufgrund der in Röntgenröhren auftretenden Temperaturwechselbeanspruchungen abplatzen sowie die bei der Herstellung,

d. h. beim Entgasen, benutzten wesentlich höheren Erhitzungen aushalten.

Als ein für Drehanoden günstiges Material hat sich ein Verbundkörper erwiesen, der nach DE-OS 19 51 383 aus Metall und Graphit besteht Anoden aus diesem Material können in der Fabrikation hergestellt und auch in Röntgenröhren eingesetzt werden. Bei einem evtl. notwendigen Auswuchten, das bekanntlich von dir Unterseite des Anodentellers her erfolgt, muß dann aber

ίο die Graphitplatte aufgebrochen werden, so daß rauhe

Stellen etc. entstehen, die eine Beeinträchtigung der Röhre durch Abgabe loser Teilchen, Gasausbrüche im Hochvakuum etc. bewirken können. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer

Röntgenröhren-Drehanode gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 in einfacher Weise eine sichere Auswuchtung mit handwerklich gut beherrschbaren Mitteln zu erhalten. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil dieses An-

2ö Spruchs angegebenen Maßnahmen gelöst

Eine Beeinträchtigung der Wirksamkeit von Verbundanodem durch Folgen einer auswuchtenden Bearbeitung ist eifindungsgemäß vermieden, wenn Auswuchtteile in die Platte von vornherein eingesetzt wer- den. Die Auswuchtkörper können dabei aus einem im Vakuum stabilen und mechanisch gut bearbeitbarem Metall, wie Molybdän oder Molybdänlegierungen, bestehen. Solche Auswuchtkörper können abtragend, z. B. durch Anbohren, zu einem Ausgleich von Unv/uchten in ihrer Masse verändert werden.

Besonders wichtig ist das erfindungsgemäße Verfahren bei Drehanoden, die aus mehreren Scheiben zusammengesetzt sind. In einer bekannten Ausführung ist ein Metallteller zur Erhöhung der Wärmeabstrahlung an seiner Unterseite und gegebenenfalls auch an seiner Oberseite bis auf die Brennfleckbahn mit Teiler, aus Graphit belegt. Zur Auswuchtung der fertigen Anode steht dann aber nur die Oberfläch-r des Graphits zur Verfugung, weil die Brennfleckbahn bekanntlich nicht zur Auswuchtung herangezogen werden kann. Sie muß ihrer Funktion nach möglichst glatt sein, d. h. sie darf keine Abtragungen, wie etwa Löcher etc., aufweisen. Die bei Anoderitellern übliche Auswuchtung an der Unterseite würde aber eine Verletzung des dort angelöte- ten Graphitkörpers bedingen.

Zur Vermeidung des genannten Nachteils kann nach der Erfindung in den Graphitkörper eine Anzahl von Metallkörpern eingesetzt werden. Zu ihrer Befestigung können in der Platte Löcher vorgesehen sein. Beim An löten der Graphitscheibe an die Metallscheibe werden dann in die Löcher eingesetzte Metallkörper gleichzeitig in der Graphitscheibe und mit dem Metallteller verlötet Die Körper können dabei noch zusätzlich befestigt werden, wenn sie an ihrem an der angelöteten Seite der Graphitplatte liegenden Ende einen größeren Durchmesser, e twa einen Wulst, d. h. einen seitlich angebrachten Rand etc, haben, der ein Herausrutschen der Körper aus den Löchern, in die sie eingesetzt sind, verhindert.

An sich ist schon mit drei Körpern ein hinreichender Ausgleich der Verteilung der Masse möglich, weil die Tellerebene durch drei Punkte eindeutig definiert ist und mit drei Wuchtgewichten jede beliebig in der Ebene liegende Unwucht erfaßt werden kann. In der Regel dürften aber vier Auswuchtkörper zweckmäßig sein. weil die Aufteilung der Unwuchtkomponenten in einem rechtwinkeligen Koordinatensystem besonders dann vorteilhaft ist, wenn es sich um ein Serien-Auswuchten

handelt. {Nach der Wattmeter-Methode werden Unwuchtem in zwei senkrecht zueinander stehende Komponenten zerlegt). Auch mit mehr als vier Körpern dürfte eine Auswuchtung möglich sein. Dann könnte aber der Nachteil in Erscheinung treten, daß die abstrahlende Fläche zu klein wird.

Die Auswuchtkörper können an sich jede beliebige Form aufweisen, wenn sie nur in die Anodenanordnung einsetzbar sind. Als zweckmäßig haben sich runde Scheiben erwiesen, denn sie sind einerseits leicht herstellbar und andererseits sind auch die Einsetzöffnungen 'leicht in genügender Genauigkeit zu erhalten. Als Abmessungen der Einsätze haben sich bei einem Tellerdurchmesser von 100 mm solche von 10 bis 20, insbesondere: 15 mm, als geeignet herausgestellt entsprechend einem Verhältnis zum Durchmesser der Drehanode von 20 :100 bis 10 :100, insbesondere 15 :100. Durch die genannte Wahl wird ein Verhältnis der abstrahlenden Graphitfläche zu der für eine auswuchtende Abtragung zur Verfugung stehenden Metallfläche erhalten, das für beide Funktionen ausreichende Möglichkeiten offen läßt Einerseits soll möglichst wenig der abstrahlenden Graphitoberfläche verloren gehen und andererseits ist es aber doch notwendig, daß die zu bearbeitenden Metallteile hinreichend massiv sind, damit sie einerseits genügend Material zum Ausgleich zu erwartender Unwuchten aufweisen und andererseits durch abtragende Werkzeuge bearbeitbar sind.

Der eigentliche Vorgang der Auswuchtung besteht darin, daß in üblicher Weise eine Unwucht auf entsprechenden Maschinen festgestellt und dann durch Abtragen an den eingesetzten Körpern, die in der Nähe der übermäßigen Masseansammlung liegen, das Rotationsgleichgewicht im Drehanodenteller erzeugt wird. Von den eingesetzten Metallteilen kann in einfacher Weise durch Anbohren Material entfernt werden.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert In der

F i g. 1 ist das Schaubild einer Röntgenröhre gezeichnet, deren Anode in erfindungsgemäßer Weise ausgestattet ist, in der

F i g. 2 die Draufsicht und in der

Fig.3 die entlang der Linie HI-III in Fig.2 durch Abschneiden erzielbare Schnittansicbt.

In der Fi g. 1 ist eine Drehanoden-Röntgenröhre gezeichnet, bei welcher eine Kathodenanordnung 1 einer Anodenanordnung 2 in einem gläsernen Vakuumkolben gegenübersteht. Die Kathodenanordnung 1 ist dabei mit einer Ansteckbuchse 4 an der Innenseite der Röhre gehalten. Sie weist einen Apsatz 5 auf, der eine in der Figur nicht sichtbare Glühkathode enthält, welche Elektronen abgeben kann, die auf der eigentlichen Drehanode 6 auf eine 13 mm dicke mit Wolfram belegte Brennfkckbahn 7 auftreffen. Die Drehanode 6 ist dabei an der Achse 8 mittels einer Schraube 9 gehaltert Die Drehanode selbst besteht dabei aus einer oberen ca. 10 mm dicken Metallplatte 10 aus Molybdän, die an der Brennflcckbahn etwa 1,5 mm dick mit einer 5% Rhenium enthaltenden Wolframlegierung belegt ist, d. h. aus sogenanntem RTM-Material, die einen Durchmesser von 100 mm hat. An der Unterseite der Platte 10 ist eine 9 mm dicke Graphitplatte 11 angelötet. In den Körper der Platte 11 sind Auswuchtkörper aus Molybdän eingesetzt, von denen in Flg. 1 derjenige,der mit 12 bezeichnet ist. sichtbar ist. Die gesamte Anode wird in an sich bekannter Weise über den Rotor 13 in Drehbewegung versetzt, wenn durch Anlegen einer Spannung zwischen den Anschlüssen 14 und 15 aus der Glühkathode Elektronen auf die Brennfleckbahn 7 abgegeben werden. Diese Elektronen werden geführt durch ein elektrisches Feld, welches zwischen einem der Anschlüsse 14 oder 15 und dem Stutzen 16 liegt

In der Fig.2 ist eine Draufsicht auf die Anode 6 dargestellt Gestrichelt sind dabei die in die Graphitplatte 11 eingesetzten Auswuchtkörper 12 und 17 bis 19 gezeichnet, die runde Scheiben sind und einen Durchmesser von 15 mm haben. In ihrer Länge sind sie der Dicke der Platte 11 angepaßt Der Abstand ihrer Zentren vom Rand der Platte 11 beträgt 14 mm. Durch die Wahl der Abmessungen wird erreicht, daß einerseits genügend Material vorhanden ist, um die bei der Herstellung der Teller auftretenden Unwuchten ausgleichen zu können, andererseits die auf der Graphitscheibe freibleibende abstrahlende Oberfläche nicht zu sehr verringert wird.
Ein größerer, im vorliegenden Beispiel 15 mm überschreitender Durchmesser der Körper J2 und 17 bis 19 würde dazu führen, daß die abstrahlend?. Oberfläche reduziert wird. Ein 15 mm unterschreitender Durchmesser läßt erwarten, daß nicht genügend Material vorhanden ist, um auftretende Unwuchten auszugleichen. Im-Beispiel '.st der Durchmesser von 15 mm bei einem Durchmesser der Platte 11 von 100 mm gewählt Dadurch wird die abstrahlende Fläche der Platte 11 nur so weit beeinträchtigt, daß die Körper 12 und 17 bis 19 einerseits den evtl. auszugleichenden Unwuchten angepaßte Masse haben und andererseits groß genug sind, daß sie mit üblichen Werkzeugen, etwa einem Bohrer, abtragend bearbeitet werden können.

In der F i g. 2 ist außerdem ersichtlich eine zentrale öffnung 20, in welche die Achse 8 eingesetzt wird. An

der Oberseite der Anode 6 weist die öffnung 20 eine seitliche Erweiterung auf, in welche die Schraube 9 zur Befestigung der Anode 6 an der Achse 8 eingreift. Andererseits ist durch die doppelte Ausführung der gestrichelt gezeichneten Begrenzung der Körper 12 und 17 bis 19 angedeutet, daß diese einen seitlichen Rand aufweisen. Der Rand ist aus dem Schnittbild der F i g. 3 besser ersichtlich. Die mit 21 bis 24 bezeichneten Ränder stehen 1 mm über den seitlichen Rand der Auswuchtkörper 12 bis 17 heraus und sind 2 mm dick. Sie stellen eine Verdickung der Körper an ihrem an der Lötnaht 25 liegenden Ende dar. Da die Ausnehmungen in der Platte 11 genau dieser Form der Auswuchtkörper angepaßt sind, wird so eine zusätzliche formschlüssige Halterung erzielt

Die Auswuchtung der Anode 6 erfolgt in an sich bekannter Weise. Dazu wird in einer Auswuchtmaschine die Anode in Rotation versetzt Dabei auftretende, auf unregelmäßige Verteilung der Masse beruhende Beeinträchtigungen des runden Laufes sind an der Maschine nach Ort und Größt ablesbar. Dies ergibt die Möglichkeit an einem der Auswuchtkörper 12 sowie 17 bis 19 entsprechende Änderungen vorzunehmen. In vorliegender Figur ist ein Übergewicht in der Gegend des Auswuchtkörpers 12 festzustellen. Diese v/ird dann durch Einbringung einer Bohrung 26, deren Tiefe und Durchmesser der Menge des zu entfernenden Materiah: angepaßt ist, ausgeglichen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Röntgenröhren-Drehanode, bestehend aus einer Metallplatte, an deren oberer Seite sich die Brennfleckenbahn befindet und an deren Unterseite eine Platte und Ausnehmungen angebracht sind, die Teil« zur Auswuchtung enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß in die Platte (11) in gleichen Abständen voneinander und in gleichen Abständen vom Zentrum Auswuchtkörper (12, 17, 18, 19) in halternde Ausnehmungen fest eingesetzt sind, daß die Platte (11) aus Graphit besteht und daß drei bzw. vier Auswuchtkörper (12,17,18,19) eingesetzt sind.

2. Röntgenröhren-Drehanode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswuchtkörper (12, 17, 18, 19) kreisförmige Scheiben sind, deren Durchmesser sich zu demjenigen der Platte (11) aus Graphit wie 20 :100 bis 10:100, vorzugsweise 15:100, verhalten.

3. Röntgenröhren-Drehanode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswuchtkörper (12,17,18,19) in Öffnungen eingesetzt sind, deren mit den Auswuchtkörpern in Berührung kommenden Winde mit diesen übereinstimmende, formschlüssig halternde Form haben.