DE3212528A1

DE3212528A1 - Method and device for monitoring the operation of an X-ray tube of an analysis apparatus, especially for cement raw meal

Info

Publication number: DE3212528A1
Application number: DE19823212528
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz 5027 Kürten Borchers; Wilfried 5014 Kerpen Droste; Horst-Rainer Lautenschläger; Volker 5203 Much Wende
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1982-04-03
Filing date: 1982-04-03
Publication date: 1983-10-13

Abstract

In order to be able to identify better and more reliably disturbances in the cooling water flow of the cooling circuit of an X-ray tube (2) which is integrated into an X-ray diffraction system or an X-ray fluorescent analysis test set for cement raw meal, and is equipped with a flow monitor (4) and a temperature monitor (5), the anode region (2') of the X-ray tube (2) is additionally equipped with a further temperature measuring device (7) which detects the surface temperature of the tube body directly. The temperature measuring device (7) is preferably designed as a bimetallic switch having a small heat capacity, so that rapid identification of unacceptable temperature changes and switching off of at least the X-ray tube (2) is ensured. <IMAGE>

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung des Betriebs einer Röntgenröhre eines Analysengerätes, insbesondere für Zementrohmehl Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Uberwachung der Temperatur einer Röntgenröhre, insbesondere zur Anwendung bei Röntgendiffraktionssystemen, bzw. bei der kontinuierlichen Röntgenfluoreszenzanalyse eines Materialstromes, z.B. Zementrohmehl. Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine Röntgenröhre, insbesondere zur Anwendung in derartigen Analysenverfahren. Method and device for monitoring the operation of an X-ray tube of an analyzer, in particular for cement raw meal The invention relates to a method for monitoring the temperature of an X-ray tube, in particular for use in X-ray diffraction systems or in continuous X-ray fluorescence analysis of a material flow, e.g. cement raw meal. The invention also relates to an X-ray tube, in particular for use in such analytical methods.

Es ist bekannt, zur Abführung der Verlustwärme einer Röntgenröhre diese im Kreislauf eines Kühlmediums anzuordnen, in dessen Verlauf neben einer Pumpe ein Kühlaggregat, ein Strömungs- und ein Temperaturwächter untergebracht sind. Hierbei ist eine Abschaltung der Röntgenröhre gegebenenfalls sowohl durch den Strömungswächter als auch durch den Temperaturwächter möglich. Problematisch ist ein derartiges System jedoch, wenn entweder der Strömungswächter oder der Temperaturwächter Ausfallserscheinungen zeigen. Kommt es zu einem Versagen des Strömungswächters und gleichzeitig zu einem Ausfall der Pumpe, tritt eine rasche Uberhitzung der Röntgenröhre ein, ohne daß dieser Fehler durch den Temperaturwächter erkannt werden könnte. Man hat versucht, diesen Nachteil dadurch zu beheben, daß die Temperatur des Kühlmediums innerhalb des erwähnten Kreislaufes in unmittelbarer räumlicher Nähe zu der Röntgenröhre überwacht wird, bzw. dadurch, daß in unmittelbarer räumlicher Nähe zur Röntgenröhre ein zweiter Temperaturwächter angeordnet wird. Auch ein derartiges System arbeitet jedoch nicht zufriedenstellend, da die Geschwindigkeit, mit welcher der Temperaturanstieg der Röntgenröhre sich vollzieht, derart ist, daß Schadwirkungen längst eingetreten sind, bevor aufgrund von Wärmeleitungsvorgängen über das Kühlmedium ein Störungsfall signalisiert werden kann. Die Schadwirkungen bestehen zunächst in einem Abschmelzen des aus Blei bestehenden Strahlenschutzmantels der Röntgenröhre sowie anschließend in dem Eindringen des flüssigen Bleis in die der Röntgenröhre zugeordnete Meßeinrichtung. Weitere Schäden treten in der Folge durch unkontrolliert austretendes Kühlwasser auf. Ein weiterer nicht unbeträchtlicher Schaden ist schließlich die zerstörte Röntgenröhre selbst. Aus diesen Gründen erfordert der Betrieb mittels Röntgenstrahlung arbeitender Meß- und Analysensysteme eine sehr sorgfältige Wartung insbesondere der Kühlmittelversorgungs- und Überwachungseinrichtungen.It is known to dissipate the heat loss from an X-ray tube to arrange this in the circuit of a cooling medium, in its course next to a pump a cooling unit, a flow and a temperature monitor are housed. Here is a shutdown of the X-ray tube, if necessary, both by the flow monitor as well as through the temperature monitor. Such a system is problematic however, if either the flow monitor or the temperature monitor fail demonstrate. If there is a failure of the flow monitor and at the same time a Failure of the pump results in rapid overheating of the X-ray tube without any this error could be detected by the temperature monitor. One tried to remedy this disadvantage in that the temperature of the Cooling medium within the mentioned circuit in close proximity to the X-ray tube is monitored, or by being in close proximity to the X-ray tube a second temperature monitor is arranged. Such a system also works however, not satisfactory because of the rate at which the temperature rises the X-ray tube is taking place in such a way that harmful effects have long since occurred before a malfunction occurs due to heat conduction processes via the cooling medium can be signaled. The damaging effects consist initially of melting the radiation protection jacket of the X-ray tube, which is made of lead, and then in the penetration of the liquid lead into the measuring device assigned to the X-ray tube. Further damage occurs as a result of uncontrolled escaping cooling water on. Another not inconsiderable damage is the destroyed X-ray tube itself. For these reasons, X-ray operation requires more labor Measuring and analysis systems very careful maintenance, especially of the coolant supply and monitoring devices.

Es ist somit die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur zuverlässigen Erfassung bzw.It is therefore the object of the invention to provide a method and a device for reliable detection or

Uberwachung der Temperatur einer Röntgenröhre zu konzipieren, welche sich durch Einfachheit und Robustheit, insbesondere weitgehende Wartungsfreiheit auszeichnet.Monitoring the temperature of an X-ray tube to design which through simplicity and robustness, in particular largely maintenance-free excels.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Temperatur der Röntgenröhre direkt gemessen wird und bei Uberschreiten eines zulässigen Grenzwertes zumindest der weitere Betrieb der Röntgenröhre unterbrochen wird. Auf diese Weise sind Verzögerungen des Meßvorganges, soweit dieser durch die Bewegung des Kühlmediums selbst bzw. durch Wärmeleitvorgänge innerhalb des Kühlmediums bedingt ist, in einfacher Weise eliminiert. Eine somit gegenüber dem bekannten, lediglich auf einer Temperaturüberwachung des Kühlmediums basierenden Verfahren gegebene geringere meßtechnische Trägheit gewährleistet ein rasches Erkennen von Störungen in der Kühlmittelversorgung und eröffnet die Möglichkeit eines schnellen Abschaltvorganges, bevor die Röntgenröhre unzulässig hohe Temperaturen erreicht hat. Die Temperaturmessung am Körper der Röntgenröhre kann grundsätzlich an beliebiger Stelle erfolgen - besonders zweckmäßig ist es jedoch, wenn diese Messung in deren heißestem, d.h. im Anodenbereich vorgenommen wird.According to the invention, this object is achieved in that the temperature the X-ray tube is measured directly and when a permissible limit value is exceeded at least the further operation of the X-ray tube is interrupted. In this way are delays in the measuring process, insofar as this is caused by the movement of the cooling medium itself or due to thermal conduction processes within the cooling medium, in easier Way eliminated. One thus compared to the known, only on a temperature monitoring the cooling medium-based method given lower metrological inertia ensures rapid detection of faults in the coolant supply and opens up the possibility of a quick shutdown process before the X-ray tube has reached impermissibly high temperatures. The temperature measurement on the body of the X-ray tube can basically be done at any point - however, it is particularly useful to if this measurement is carried out in their hottest area, i.e. in the anode area.

In einer Ausgestaltung der Erfindung wird zusätzlich die Temperatur eines der Kühlung der Röntgenröhre dienenden Mediums gemessen und bei Uberschreiten eines zulässigen Grenzwertes zumindest der weitere Betrieb der Röntgenröhre unterbrochen. Auf diese Weise ist ein doppeltes Uberwachungssystem hinsichtlich der Temperatur der Röntgenröhre bzw. des Kühlmediums mit einer entsprechend erhöhten Betriebssicherheit für die Röntgenröhre gegeben, da die Wahrscheinlichkeit des gleichzeitigen Ausfalls beider Temperaturmessungen, nämlich derjenigen des Kühlmediums und derjenigen der Röntgenröhre naturgemäß geringer ist als die Wahrscheinlichkeit des Versagens einer einzelnen Messung. Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus dem folgenden, in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel.In one embodiment of the invention, the temperature is also one of the medium used to cool the X-ray tube is measured and when it is exceeded a permissible limit value, at least the further operation of the X-ray tube is interrupted. In this way there is a dual system of monitoring the temperature the X-ray tube or the cooling medium with a correspondingly increased operational reliability given for the x-ray tube, given the probability of simultaneous failure both temperature measurements, namely that of the cooling medium and that of the X-ray tube is inherently less than the probability of a failure single measurement. Further advantages and features result from the following, Embodiment shown in the drawing.

Die Zeichnung zeigt im wesentlichen einen Kreislauf 1 eines Kühlmediums, z.B. Wasser, in welchem eine Röntgenröhre 2 angeordnet ist. Die Röntgenröhre 2 ist in ein Röntgenfluoreszenz -Analysenmeßgerät eingebaut, welch letzteres ebenso wie die zugehörigen elektrischen Funktionselemente aus Gründen der zeichnerischen Einfachheit jedoch nicht dargestellt ist Das mittels einer Pumpe 3 unter einem Zulaufdruck von beispielsweise 3,5 bar stehende Kühlmedium durchläuft neben der Röntgenröhre 2 einen Strömungswächter 4, einen Temperaturwächter 5 sowie ein Kühlaggregat 6 Als Kühlaggregat 6 kann grundsätzlich ein beliebiger Wärmetauscher eingesetzt werden mittels welchem die nach Durchlaufen der Röntgenröhre 2 aufgenommene Verlustwärme aus dem Kreislauf 1 entfernt werden kann Der heißeste Teil der Röntgenrdhre 2, der Anodenbereich 2 ist mit einer Temperaturmeßeinrichtung 7 ausgerüstet, welche unmittelbar die Oberflächentemperatur des Röhrenkörpers erfaßt und mittels einer strichpunktiert dargestellten Steuerleitung 8 Schaltvorgänge auslöst, im vorliegenden Fall eine Abschaltung der Röntgenröhre 2. Mit 9 und 10 sind weitere Steuerleitungen bezeichnet, die dem Strömungswächter 4 bzw. dem Temperaturwächter 5 zugeordnet sind.The drawing essentially shows a circuit 1 of a cooling medium, e.g. water in which an X-ray tube 2 is arranged. The X-ray tube 2 is built into an X-ray fluorescence analyzer, the latter as well as the associated electrical functional elements for reasons of drawing simplicity but not shown is that by means of a pump 3 under an inlet pressure of For example, a cooling medium standing at 3.5 bar passes through an X-ray tube 2 next to it Flow monitor 4, a temperature monitor 5 and a cooling unit 6 as a cooling unit 6, any heat exchanger can basically be used by means of which the heat lost from the circuit after passing through the X-ray tube 2 1 can be removed The hottest part of the X-ray tube 2, the anode area 2 is equipped with a temperature measuring device 7, which directly measures the surface temperature of the tubular body detected and by means of a control line shown in dash-dotted lines 8 switching processes are triggered, in the present case the X-ray tube is switched off 2. With 9 and 10 further control lines are referred to, the flow monitor 4 or the temperature monitor 5 are assigned.

Die Verwertung der auf den Steuerleitungen 8, 9, 10 anstehenden Informationen kann in manigfacher Weise erfolgen und ist nicht auf eine Abschaltung der Röntgenröhre beschränkt Insbesondere kann auch eine Abschaltung des Gerätes bzw. Meßsystems erfolgen, in welches die Röntgenröhre einbezogen ist.The utilization of the information pending on the control lines 8, 9, 10 can be done in a number of ways and does not require the X-ray tube to be switched off limited In particular, the device or measuring system can also be switched off, in which the X-ray tube is included.

Die Temperaturmeßeinrichtung 7 kann im einfachsten Fall ein Bimetallschalter sein, der bei Erreichen einer bestimmten Temperatur einen Stromkreis öffnet bzw. schließt, wodurch dann eine Betriebsstörung signalisiert wird. Es kommt jedoch auch ein Thermoelement, ein Widerstandsthermometer eine Schmelzsicherung oder ein ähnliches System mit kleiner Wärmekapazität in Betracht. Schließlich ist auch der Einsatz eines berührungslos arbeitenden Meßsystems denkbar. Von wesentlicher Bedeutung ist jeweils, daß die eingesetzte Temperaturmeßeinrichtung 7 eine kurze Ansprechzeit aufweist, so daß zu einem möglichst frühen Zeitpunkt während des Temperaturanstiegs der Röntgenröhre 2 ein Abschaltvorgang eingeleitet werden kann.In the simplest case, the temperature measuring device 7 can be a bimetal switch that opens or closes a circuit when a certain temperature is reached. closes, which then signals a malfunction. However, it also comes a thermocouple, a resistance thermometer, a fuse or something similar System with small heat capacity into consideration. Finally is too the use of a non-contact measuring system is conceivable. Of essential It is important in each case that the temperature measuring device 7 used is a short one Has response time, so that at the earliest possible point in time during the temperature rise the X-ray tube 2, a shutdown process can be initiated.

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Claims

Method for monitoring the temperature of an X-ray tube, especially for use in X-ray diffraction systems or in X-ray fluorescence analysis of a material flow, e.g. from cement raw meal, characterized in that the temperature the X-ray tube (2) is measured directly and when a permissible value is exceeded Limit value at least the further operation of the X-ray tube (2) is interrupted.

2. The method according to claim 1, characterized in that the temperature of the X-ray tube (2) is detected in its anode area (2 ').

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that in addition the temperature of a medium used to cool the X-ray tube (2) is measured and if a permissible limit value is exceeded, at least further operation the X-ray tube (2) is interrupted.

4. X-ray tube, especially for use in X-ray diffraction systems or in the case of an X-ray fluorescence analyzer for continuous analysis of a material flow p zoBo made of cement raw meal, characterized by a temperature measuring device (7) to record the temperature of the tube body

5. X-ray tube according to claim 4, characterized in that the temperature measuring device (7) is in the anode area (29) is arranged.

6. X-ray tube according to claim 4 or 5, characterized in that the temperature measuring device (7) has a low heat capacity and as a bimetallic switch9 Thermocouple, fuse or the like is designed