DE3636938A1 - HEATING CONVERTER FOR A X-RAY GENERATOR - Google Patents
HEATING CONVERTER FOR A X-RAY GENERATORInfo
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Abstract
Description
Für den Betrieb einer Röntgenanlage werden zwei verschiedene Transformatorentypen benötigt, ein Hochspannungstransformator zum Beschleunigen der Elektronen und ein Heizwandler oder Heiz transformator. Der Heizwandler erzeugt eine Heizspannung in dem Bereich von ca. 3,5 V-25 V und bewirkt eine Freimachung der Elektronen durch elektrische Erhitzung der Heizwendel der Kathode der Röntgenröhre. Zur Veränderung des Röntgenstromes in der Röntgenröhre ist die Röhrenheizung regelbar. Üblicher weise werden hier Transformatoren verwendet, die aus Schnitt bandkernen aufgebaut sind. Diese Transformatoren haben durch ihren mechanischen Aufbau relativ große geometrische Abmessun gen. Ein weiterer Nachteil ist, daß sie nicht aneinander gereiht werden können, für den Fall, daß mehrere Röhren oder eine Mehrfocusröhre angeschlossen werden sollen.For the operation of an X-ray system two different ones are used Transformer types required, a high voltage transformer to accelerate the electrons and a heat converter or heating transformer. The heating converter generates a heating voltage in the Range of approx. 3.5 V-25 V and causes the franking Electrons by electrical heating of the heating coil X-ray tube cathode. To change the x-ray current The tube heating can be regulated in the X-ray tube. More common transformers are used here, which are made of cut tape cores are built up. These transformers have through their mechanical structure of relatively large geometric dimensions Another disadvantage is that they are not against each other can be lined up in the event that several tubes or a multi-focus tube should be connected.
Ein weiterer Nachteil der Schnittbandkerne gegenüber den ver wendeten Ferritkernen besteht darin, daß der Schnittbandkern einen quadratischen oder rechteckigen Querschnitt hat und somit keine enge Verbindung mit der Wicklung vorhanden ist. Neben den Schnittbandkernen finden auch normal aus einzelnen Blechen geschichtete Kerne bei Heizwandlern ihre Anwendung. Hier sind die gleichen Nachteile zu nennen wie bei den Schnitt bandkernen. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß diese Heizwandler in der Regel nur mit einer Frequenz von 50 Hz betrieben werden.Another disadvantage of the cutting tape cores compared to the ver The ferrite core used is that the cutting tape core has a square or rectangular cross section and thus there is no close connection to the winding. In addition to the cutting tape cores, there are also normal ones Sheet laminated cores are used in heating transducers. The same disadvantages are to be mentioned here as with the cuts tape cores. Another disadvantage is that this Heat converters usually only with a frequency of 50 Hz operate.
Heutige moderne Röntgengeneratoren werden nicht mehr mit einer Frequenz von 50 Hz betrieben. Die Hochfrequenzwechselrichter technik ermöglicht aufgrund der hohen Frequenzen, die bis zu 100 kHz reichen können, und geeigneter Isoliermaterialien den Bau von kleinen Heizwandlern.Today's modern X-ray generators are no longer with one Frequency operated by 50 Hz. The high frequency inverters technology enables due to the high frequencies that up to 100 kHz can range, and suitable insulating materials Construction of small heat converters.
Weil die Röntgenröhren mit unterschiedlicher Leistung betrieben werden, variieren die Heizwandler auch in ihrer abgegebenen Leistung und damit auch in der Höhe des Potentials gegen Erde, im Gegensatz zu einem Betriebsspannungstransformator. Dieses hat zur Folge, daß an das Isoliermaterial besondere Anfor derungen gestellt werden müssen. Polypropylen, ein hoch isolierender Kunststoff, erfüllt alle Voraussetzungen, die notwendig sind, einen Heizwandler auf kleinstmöglichem Raum aufzubauen.Because the X-ray tubes operate at different outputs heating converters also vary in their output Performance and thus also in the amount of potential against earth, in contrast to an operating voltage transformer. This has the consequence that special requirements for the insulating material changes must be made. Polypropylene, a high insulating plastic, meets all the requirements are necessary, a heating converter in the smallest possible space build up.
Weitere Vorteile und Merkmale des erfinderischen Gegenstandes werden anhand der in den Zeichnungen mehr oder minder schema tisch dargestellten und nachfolgend beschriebenen Ausführungs beispiele näher erläutert. Further advantages and features of the inventive subject matter are based on the more or less schematic in the drawings shown table and execution described below examples explained in more detail.
Die Primärwicklung (2) befindet sich auf einem Polypropylen spulenkörper (1), welcher an den Enden abgerundet ist. Abge deckt wird die Primärwicklung durch eine Isolierlage (3). Den sicheren Abschluß bildet die Schirmwicklung (4), die über die abgerundeten Enden des Spulenkörpers (1) herumgebördelt wird. Die Schirmwicklung (4) ist nicht in sich kurzgeschlossen, sondern hat eine endliche Öffnung (8) gegenüber dem Anschluß (5). An jeder Seite der Schirmwicklung (4) finden sich Aus klinkungen (7), die eine sichere Ableitung der Anschlüsse (5) gewährleisten und an der Öffnung (8) keine vorstehenden Kanten entstehen lassen. Der elektrische Anschluß (6) der Schirmwick lung (4) wird an einer Stirnseite angebracht.The primary winding ( 2 ) is on a polypropylene bobbin ( 1 ), which is rounded at the ends. The primary winding is covered by an insulating layer ( 3 ). The screen winding ( 4 ), which is crimped over the rounded ends of the coil former ( 1 ), forms the safe end. The shield winding ( 4 ) is not short-circuited in itself, but has a finite opening ( 8 ) opposite the connection ( 5 ). On each side of the shield winding ( 4 ) there are notches ( 7 ), which ensure safe derivation of the connections ( 5 ) and no protruding edges at the opening ( 8 ). The electrical connection ( 6 ) of the shield winding ( 4 ) is attached to one end.
Auch der Spulenkörper (9) der Sekundärwicklung (10) besteht aus Polypropylen und bettet die Sekundärwicklung (10) sicher gegen Überschläge nach allen Seiten mit der Mindestwandstärke ein. Über den Spulenkörper (9) wird der Abdeckring (11), nach Aufbringung der Sekundärwicklung (19), geschoben. Dieser Ab deckring (11) aus Polypropylen ist in der äußeren Formgestal tung so ausgebildet, daß die Außenfläche von der Mitte zu den Seiten konisch verläuft. Die Isolationshalbschalen (13) sind an der Innenfläche (14) entgegengesetzt konisch ausgebildet.The coil former ( 9 ) of the secondary winding ( 10 ) is also made of polypropylene and embeds the secondary winding ( 10 ) securely against rollovers on all sides with the minimum wall thickness. After the secondary winding ( 19 ) has been applied, the cover ring ( 11 ) is pushed over the coil former ( 9 ). From this cover ring ( 11 ) made of polypropylene is formed in the outer Formgestal device so that the outer surface is tapered from the center to the sides. The insulation half-shells ( 13 ) are of opposite conical design on the inner surface ( 14 ).
Die Montage läuft in folgenden Schritten ab:The assembly takes place in the following steps:
Die Primärwicklung und die Sekundärwicklung werden vorgefer tigt. Die mit dem Abdeckring (11) versehene Sekundärwicklung (10) wird mit Hilfe eines Werkzeuges in die untere Isolations halbschale (13) gepreßt. Hierbei ist darauf zu achten, daß die Anschlüsse (12) genau an der Durchführung (15) liegen. Die Primärwicklung wird mit ihren axial herausgeführten An schlüssen (5, 6) nun zentrisch in die Sekundärwicklung ein gelegt. Den Abschluß bildet die zweite Isolationshalbschale (13), die auch mittels eines Werkzeuges auf die herausragende zweite Hälfte der Sekundärwicklung aufgepreßt wird. Dadurch, daß die äußeren Innenflächen (14) entgegengesetzt konisch ver laufen wie der Abdeckring (11), entsteht nach der Montage eine quasi homogene Verbindung zwischen Abdeckring und Iso lationshalbschalen.The primary winding and the secondary winding are prefabricated. The secondary winding ( 10 ) provided with the cover ring ( 11 ) is pressed with the aid of a tool into the lower insulation half-shell ( 13 ). Make sure that the connections ( 12 ) are exactly on the bushing ( 15 ). The primary winding with its axially led out connections ( 5, 6 ) is now placed centrally in the secondary winding. The end is formed by the second insulation half-shell ( 13 ), which is also pressed onto the protruding second half of the secondary winding by means of a tool. Characterized in that the outer inner surfaces ( 14 ) run conically in opposite directions as the cover ring ( 11 ), a quasi-homogeneous connection between the cover ring and insulation half shells is formed after assembly.
Diese Verbindungsart ist nur dann durchführbar, wenn alle verwendeten Einzelteile in engen Toleranzen gefertigt werden. Durch diese Montageart entstehen quasi unendlich lange Kriech wege, welche eine optimale Isolation darstellen. Beim ab schließenden Wärmeprozeß tempert das Material außerdem noch. Die zwar aus Einzelteilen entstandene Einheit gewährleistet aber nach allen Seiten eine gleichmäßige Wandstärke. This type of connection can only be carried out if all used individual parts are manufactured in tight tolerances. This type of installation creates an almost infinitely long creep paths, which represent optimal isolation. When from closing heat process also anneals the material. The unit created from individual parts is guaranteed but an even wall thickness on all sides.
Damit die beiden Isolationshalbschalen (13) aber nicht durch mechanische äußere Einflüsse unbeabsichtigt getrennt werden, werden sie mit geeigneten hochisolierenden Mitteln (16) ver bunden. Wie aus der Fig. 4 ersichtlich ist, stehen nach der Montage keine Teile in axialer Richtung hervor. Diese kon struktive Gestaltung hat den Vorteil, daß mehrere Heizwandler direkt untereinander verbunden (18) werden können. Ein solches Paket von Heizwandlern läßt sich ohne weiteres in einen Röntgengenerator montieren.So that the two insulation half-shells ( 13 ) are not inadvertently separated by mechanical external influences, they are connected with suitable highly insulating means ( 16 ). As can be seen from FIG. 4, no parts protrude in the axial direction after assembly. This con structive design has the advantage that several heating transducers can be connected directly to one another ( 18 ). Such a package of heating transducers can be easily installed in an X-ray generator.
Die Anschlüsse (5) der Primärwicklung und der Schirmwicklung (4) werden an den Mantelflächen angeschraubt. Den Abschluß bildet die Montage des Ferritkernes (19), der aus zwei Hälften besteht. Der Ferritkern (19) ist vollkommen von den beiden Isolationsschalen (13) eingeschlossen. Die Isolationshalb schalen (13) verfügen in ihrer zentrischen Mitte über eine Bohrung, durch welche ein Schenkel der u-förmigen Ferritkern hälfte hindurchgeht. Umschlossen wird dieser Schenkel vom Spulenkörper (1) der Primärwicklung, die sich wiederum mecha nisch gegen den Anschlag (17) abstützt und somit gegen Verrutschen festgesetzt ist.The connections ( 5 ) of the primary winding and the shield winding ( 4 ) are screwed onto the outer surfaces. The final step is the assembly of the ferrite core ( 19 ), which consists of two halves. The ferrite core ( 19 ) is completely enclosed by the two insulation shells ( 13 ). The half insulation shells ( 13 ) have in their central center a hole through which one leg of the U-shaped ferrite core half passes. This leg is enclosed by the coil body ( 1 ) of the primary winding, which in turn is mechanically supported against the stop ( 17 ) and is thus fixed against slipping.
Der zweite Schenkel der u-förmigen Ferritkernhälfte (19) liegt in der Einbuchtung (21). Durch diese Einbuchtung (21) wird sichergestellt, daß der Ferritkern (19) gegen äußere mechani sche Beanspruchungen abgesichert ist. Gleichzeitig wird durch diese konstruktive Maßnahme sichergestellt, daß der Heiz wandler in seinen mechanischen Ausmaßen wesentlich kleiner ist, als bekannte Heizwandler in der Ausführung mit einem Schnitt bandkern. Trotz der enormen kleinen mechanischen Abmessungen liefert der Heizwandler eine ebenso große Leistung wie Heiz wandler mit Schnittbandkernen.The second leg of the U-shaped ferrite core half ( 19 ) lies in the indentation ( 21 ). This indentation ( 21 ) ensures that the ferrite core ( 19 ) is secured against external mechanical stresses. At the same time, this constructive measure ensures that the heating transducer is significantly smaller in its mechanical dimensions than known heating transducers in the version with a cutting band core. Despite the enormous small mechanical dimensions, the heating converter delivers just as great a power as heating converters with ribbon cores.
Durch die Verwendung eines Ferritkernes mit einem kreisrunden Querschnitt ist auch eine enge magnetische Kopplung zu den Primär- und Sekundärwicklungen gegeben.By using a ferrite core with a circular Cross section is also a close magnetic coupling to the Given primary and secondary windings.
Die beiden Ferritkernhälften werden an ihren Stoßflächen mit einem geeigneten Kleber miteinander verklebt. Dieses ist not wendig, damit bei starker Stoßbelastung auch kleinste Ver schiebungen der beiden Ferritkernhälften keine unzulässige Induktionsveränderung verursachen können. The two ferrite core halves are on their abutting surfaces glued together with a suitable adhesive. This is necessary agile, so that even the smallest ver shifts of the two ferrite core halves are not inadmissible Can cause induction change.
Aufgrund der konstruktiven Maßnahme, daß nur ein Schenkel bewickelt ist, sind die Isolationsvorkehrungen der Sekundär wicklung (12), welche auf Hochspannungspotential liegt, gut zu lösen. In Fig. 4 wird dieses anschaulich dargestellt. Der Ferritkern (19) und die Anschlüsse der Primärwicklung (5) sowie der auf Erdpotential liegenden Schirmwicklung (6) be finden sich gegenüber dem Anschluß der Sekundärwicklung (12), die auf Hochspannungspotential liegt.Due to the constructive measure that only one leg is wound, the insulation precautions of the secondary winding ( 12 ), which is at high voltage potential, can be solved well. This is shown clearly in FIG. 4. The ferrite core ( 19 ) and the connections of the primary winding ( 5 ) and the shield winding ( 6 ) lying at ground potential are located opposite the connection of the secondary winding ( 12 ), which is at high voltage potential.
Eine zusätzliche Isoliermaßnahme ist nicht zu treffen, da der konstruktive Aufbau alle erforderlichen Mindestabstände ge währleistet. Große Isoliermaßnahmen treten dagegen bei her kömmlichen Schnittbandkernen auf.An additional insulation measure is not necessary because the constructive construction all required minimum clearances ensures. In contrast, large insulation measures are used conventional cutting core.
Die Erfindung zeigt somit einen Heizwandler, der in seinen mechanischen Abmessungen extrem klein ist und trotzdem mit 125 kV betrieben werden kann.The invention thus shows a heating transducer which in its mechanical dimensions is extremely small and still with 125 kV can be operated.
Der Gegenstand der Anmeldung wird deutlich erkennbar durch folgende Zeichnungen:The subject of the registration is clearly recognizable by following drawings:
Fig. 1 Schnittzeichnung der Primärwicklung mit Schirm wicklung, Fig. 1 sectional view of the primary winding with shielding winding,
Fig. 2 Primär- und Schirmwicklung mit Anschlüssen - von oben gesehen, FIG. 2 primary and shield winding with connections - seen from above,
Fig. 3 Sekundärwicklung mit Isolationshalbschalen, Fig. 3 secondary winding with insulating half-shells,
Fig. 4 Zusammenbauzeichnung des Heizwandlers. Fig. 4 assembly drawing of the heating transducer.
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Bezugszeichenverzeichnis
(1) Spulenkörper der Primärwicklung
(2) Primärwicklung
(3) Isolierung
(4) Schirmwicklung
(5) Anschlüsse der Primärwicklung
(6) Anschluß der Schirmwicklung
(7) Ausklinkung
(8) Öffnung der Schirmwicklung
(9) Spulenkörper der Sekundärwicklung
(10) Sekundärwicklung
(11) Abdeckung
(12) Anschlüsse der Sekundärwicklung
(13) Isolationshalbschale
(14) Konische Innenfläche
(15) Durchführung für Sekundäranschlüsse
(16) Verbindungsmittel
(17) Anschlag für Primärwicklung
(18) Stapelverbindung
(19) Ferritkern
(20) Klebefläche
(21) EinbuchtungReference numeral ( 1 ) coil former of the primary winding
( 2 ) primary winding
( 3 ) insulation
( 4 ) shield winding
( 5 ) Primary winding connections
( 6 ) Connection of the shield winding
( 7 ) Notching
( 8 ) Opening the shield winding
( 9 ) Bobbin of the secondary winding
( 10 ) secondary winding
( 11 ) cover
( 12 ) Secondary winding connections
( 13 ) Insulation half-shell
( 14 ) Conical inner surface
( 15 ) Execution for secondary connections
( 16 ) Lanyards
( 17 ) Stop for primary winding
( 18 ) Stack connection
( 19 ) ferrite core
( 20 ) adhesive surface
( 21 ) indentation
Claims (6)
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