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Hochspannungstransformator für den Betrieb von Röntgenröhren mit Hilfskathode.
Beim Betriebe von Röntgenröhren mit Hilfskathode, insbesondere von Lilienfeldröhren,
hat man bisher die zur Erzeugung der Röntgenstrahlen notwendige Hauptspannung sowie
die Spannung für die Hilfsentladung, die sogenannte Zündspannung, getrennt durch
je einen Transformator erzeugt. Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß in
der Regel die Phase der von den beiden Transformatoren gelieferten Spannungen nicht
übereinstimmt. Man hat deshalb Hilfsmittel vorsehen müssen, um diesen Fehler auszugleichen,
indem man beispielsweise in den Kreis des Zündtransformators einen Phasenregler
einschaltete.
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Es ist ferner vorgeschlagen worden, auf einer gemeinsamen Primärwicklung
eine die Hauptspannung und eine zweite die Hilfsspannung liefernde Sekundärwicklung
anzuordnen und die Regelung der Zündspannung durch Verschiebung der Sekundärwicklung
oder Einschaltung von Widerständen in deren Stromkreis zu bewirken. Die Verschiebungseinrichtung
ist technisch unbequem und ergibt gleichzeitig auch eine Beeinflussung der Hauptspannungswicklung.
Die Widerstandsregelung ist mit dem Nachteil unnötigen Energieverlustes behaftet.
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Schließlich sind auch Transformatoren für den Betrieb von Lilienfeldröhren
in Vorschlag gebracht worden, bei denen die die Hauptspannung liefernde Sekundärwicklung
mit Anzapfungen versehen ist, an die beliebig einstellbar die Zündspannungselektrode
angeschlossen wird. Diese Einrichtung ergibt eine gegenseitig abhängige Regelung
der Haupt-und Zündspannung, da die Summe der beiden Teilspannungen zwischen Glüh-
und Lochkathode und zwischen dieser und der Antikathode die gleiche bleibt.
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Alle die Nachteile der vorgeschlagenen Einrichtungen werden gemäß
der Erfindung dadurch vermieden, daß die die Hauptspannung liefernde Wicklung um
einen der Größe der Hilfsspannung entsprechenden Betrag vergrößert wird, und beide
Wicklungen mit Anzapfungen für eine stufenweise; völlig getrennte Regelung der Hilfsspannung
und der Hauptspannung versehen werden. Es werden auf diese Weise nicht nur Energieverluste
vermieden, sondern es ist auch die Möglichkeit einer vollkommen unabhängigen Regelung
der beiden für den Röhrenbetrieb maßgeblichen Spannungen geschaffen, was namentlich
mit Bezug auf die Einstellbarkeit von Röhrenstrom und Strahlungshärte wesentlich
ist.
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In den Abbildungen zeigt Abb. i schematisch ein Ausführungsbeispiel
für den Aufbau des Transformators, an dem eine Lilienfeld-Röntgenröhre y angeschlossen
ist. Die Hochspannungswicklung ist in drei Gruppen unterteilt, von denen die erste
die Hauptspannung liefert und dementsprechend mit- der Antikathode a und
der Hilfskathode h verbunden ist. Sie ist durch Anzapfungen in zehn Einzelwicklungen
w1 bis wlo geteilt, deren jede io ooo Volt erzeugt, so daß für die Hauptspannung
im ganzen ioo ooo Volt zur Verfügung stehen. Die Anzapfungenführen zu Kontakten
ko bis klo, über die ein Schiebekontakt s1 bewegt werden kann. Es kann mithin die
Hauptspannung von.obis=oo ooo.Volt in Stufen von io ooo Volt verstellt werden..
An
die Wicklung wlo schließen sich zehn weitere Einzelwicklungen w" bis w2o, die je
i ooo Volt Spannung erzeugen und ebenfalls mit Anzapfkontakten k'",, k11 bis k"
verbunden sind, über die ein. Schiebekontakt s2 bewegt werden kann. Dieser Schiebekontakt
ist mit der dritten Gruppe von Einzelwicklungen w21 bis % verbunden. Diese bringen,je
ioo Volt. Ihre Anzapfungen führen zu Kontakten k'.,, bis k3o, mit denen ein Schiebekontakt
s3 zusammenwirkt. An den Schiebekontakt s3 ist die Kathode c der Lilienfeldröhre
angeschlossen: Es stehen demnach für die Hilfs- oder Zündspannung im ganzen ii ooo
Volt zur Verfügung, die in Stufen von ioo Volt verändert werden können. Der Heizstrom
für die Kathode wird von einer Batterie oder sonstigen besonderen Stromquelle geliefert.
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In dem dargestellten Beispiel sind für die Hauptspannung 4o öoo Volt,
für die Hilfsspannung 3 3oo Volt eingestellt.
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Abb. 2 zeigt ein schematisches Beispiel des Aufbaus des Transformators.
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Auf zwei Kernschenkeln cl, c., ist zunächst die Primärwicklung P aufgeschoben.
Über dieser ist die Hochspannungswicklung angeordnet. Sie besteht aus konzentrischen
Windungszylindern, die über eine Reihe der Schenkelachse parallele Isolierstäbe
gewickelt sind, und zwar in folgender Weise: Jeder der auf die beiden Schenkel verteilten
Windungszylinder w1 bis % erzeugt io ooo Volt. Der eine der beiden mittleren Zylinder
auf dem Schenkel cl ist in eine obere Windungsgruppe wll bis w2o und eine untere
Gruppe w21 bis w3o unterteilt. Die obere Gruppe erzeugt insgesamt io ooo Volt, die
untere i ooo Volt. Die Anordnung entspricht also genau dem Schema der Abb. i.
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Die Aufeinanderfolge der Windungszylinder ist eine derartige, da.B
die die höchsten Spannungen führenden Zylinder zwischen den anderen liegen, also
die äußeren und inneren Zylinder gegen Gehäuse und Kern, namentlich bei Erdung der
elektrischen Mitte der Hochspannungswicklung, ungefähr Nullspannung führen.
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Die Durchführungsklemmen c', 1i und a'
dienen zum Anschluß
der Kathode, Hilfskathode und Antikathode der Lilienfeldröhre. Zwischen den Windungszylindern
wlo und w"/w" ist ein besonders großer Zwischenraum gelassen. In diesem sind auf
Spindeln b2,_ b3 die Schieberkontakte s2, s3 angeordnet. Durch Drehung dieser Spindeln,
die mittels der Zahnräder z1, z2 und nicht dargestellter Triebwerke erfolgt, können
die Schieber auf die einzelnen, mit den Anzapfstellen zwischen den Windungsgruppen
verbundenen Kontakte eingestellt werden. Die die Hauptspannung liefernden Windungsgruppen
wi bis w" sind an einen besonderen Schalter geführt, bei dem eine Kurbel s; über
die festen Kontakte k, bis klo bewegt werden kann. Der Transformator ist mit diesem-
Schalter in einem ölgefüllten Gehäuse angeordnet, aus dem die Triebwerke zur Verstellung
der Schieberkontakte s2, s3 und der Schaltkurbel s; isoliert herausgeführt sind.
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In den Abb. 3 und 4 ist ein Ausführungsbeispiel für die Anordnung
der Schieherkontakte s., s3 dargestellt. Abb. 3 zeigt einen Querschnitt durch- den
Kernschenkel cl mit seinen Wicklungen. Abb. 4 ist ein Schnitt in achsialer Richtung
entsprechend der Linie A-A in Abb. 3. .
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Auf dem Kernschenkel cl ist zunächst ein Isolierrohr i angeordnet
und darüber die Primänvicklung p. Die Hochspannungswicklung ist in der Weise hergestellt,
daß um die Primärwicklung zunächst eine innere Reihe achsial gerichtete Glasstäbe
oder -rohre g angeordnet werden, üher die die erste Lage w7 der Hochspannungswindungen
gewickelt wird. An den von den Glasstäben unterstützten Stellen der Wicklung werden
dann zu deren Befestigung in Öl getränkte, .hölzerne Leisten d aufgebracht, auf
die sich die Glasstäbe g der nächsten Reihe stützen. Auf diese Glasstäbe wird die
folgende Wicklungslage w9 aufgebracht. In dieser `''eise wird die gesamte Hochspannungswicklung
aufgebaut. Zwischen den Lagen 7v11, 1w,0 und wlo ist ein weiterer Zwischenraum
dadurch geschaffen, daß die auf den Windungszylinder wll/w"o folgende Glasstabreihe
unbewickelt und darauf zunächst eine weitere Reihe Glasstäbe für die folgende Windungslage
% aufgebracht ist. In diesem Zwischenraum sind die Schieberkontakte s2, s3 angeordnet.
Ihre Spindeln b2, b3 sind aber nicht, wie in Abb.2 der Übersichtlichkeit wegen angedeutet,
übereinander; sondern parallel angeordnet und erstrecken sich über die ganze Länge
der Wicklung. -Die Schieber s2, s3 führen sich an je zwei Leisten e.
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Die Einrichtung der Kontaktbahnen für diese Schieber zeigt namentlich
Abb.4, bei der die äußeren, über dem Zwischenraum liegenden Windungsteile weggelassen
sind. Die Kontaktstellen sind aus Bändern »z gebogen, die sich beiderseits auf die
Glasstäbe g, in der Mitte auf eine senkrecht angeordnete Leiste f aus Isoliermaterial
stützen. Diese Bänder erstrecken sich an einem Ende über den Glasstab hinaus und
sind an diesem freien Ende k' mit der zugehörigen Anzapfungsstelle der Wicklung
durch ein beiderseits angelötetes Drahtstück verbunden. Um diese Lötstellen möglichst
weit voneinander entfernt -anzuordnen und sie dadurch zugänglich zu machen, auch
das Vorkommen von Überschlägen zu vermeiden, ist bei den- Kontakten k;a bis k2 o
derart
verfahren, daß ihre Lötenden k' abwechselnd nach der einen
und der anderen Seite gelagert sind. Außerdcm ist auch die Länge dieser Lötenden
k' derart abgestuft, daß sie von oben nach unten ständig zunimmt, mithin auch in
der wagerechten Richtung eine Vergrößerung des Abstandes der Lötstellen erzielt
wird.
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Bei den Kontakten k_, bis k3o des Schiebekontaktes s3 ragen die Kontaktbänder
m nur einseitig über den schützenden Glas=tab g heraus, sind aber bezüglich der
Länge ebenfalls abgestuft. Diese Vereinfachung genügt infolge der geringeren Spannungsunterschiede
zwischen den einzelnen Kontakten. Die Lötstellen k' sind durch Leitungen n mit den
Anzapfungsstellen verbunden, die in der unteren Windungsgruppe w21 bis % liegen.
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Die Verstellungsgetriebe der Spindeln b2, b3 sind auch in den Abb.
3 und q. nicht dar= gestellt, da sie im Rahmen der Erfindung nicht in Betracht kommen.
Sie sind, abweichend von der mehr schematischen 'Darstellung der Abb. 2, beide oberhalb
des Transformators in dessen Gehäuse liegend zu denken. Auch der Kurbelschalter
wird zweckmäßig im oberen Teil des Gehäuses angeordnet, so dali er leichter zugänglich
ist. Er kann auch durch einen Schiebekontakt oder eine sonstige Schaltvorrichtung
ersetzt werden.
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Ebenfalls abweichend von der Da? stellung der Abb.2 kann für die Anschlußleitungen
der Kathode c und Hilfskathode h nur eine einzige Durchführungsklemme vorgesehen
sein, durch die beide Leitungen gemeinsam geführt sind.