DE3742061A1 - Hochspannungsgenerator - Google Patents

Description

Hochspannungsgeneratoren haben heute verschiedene Anwendungsbereiche. Sie können in der Medizin zur Diagnostik oder Therapie eingesetzt werden, aber auch in Hochspannungsnetzteilen, z. B. zur Spannungsfestigkeits­ prüfung von Baugruppen.

Der Hochspannungsgenerator ist der Teil des Röntgenappa­ rates, in dem die Hochspannung erzeugt wird, d. h. in dem die Komponenten zur Hochspannungserzeugung untergebracht sind. Diese Hochspannungsgeneratoren müssen bestimmten Anforderungen entsprechen, die sich aus den verschieden gelagerten Betriebsanwendungen ergeben.

Eine immer wieder gestellte Forderung der Anwender besteht darin, Hochspannungsgeneratoren klein und leicht zu bauen. Da Röntgenanlagen nicht nur im stationären Einsatz verwendet werden, sondern auch in mobilen Unter­ suchungsgeräten, zu finden sind, ist die Forderung nach handlichen Hochspannungsgeneratoren begründet. Der Radio­ loge muß bei einer Untersuchung die Strahlenquelle mit dem Röntgenapparat bewegen, wobei das Gewicht dann eine entscheidende Rolle spielt. Der konstruktive Aufbau eines Röntgenhochspannungsgenerators ist dabei nach den Belangen der Anwender auszurichten.

Die Erfindung betrifft einen Hochspannungsgenerator nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

In der Siemens-Zeitschrift 43 in Heft 1 aus dem Jahre 1969 ist in einem Aufsatz mit dem Titel "Hochspannungser­ zeuger für Röntgenanlagen" der Aufbau eines Hochspan­ nungsgenerators beschrieben worden.

Hier wird deutlich, daß bei einem Hochspannungserzeuger mit einem Gewicht von 228 kg eine tragende Konstruktion verwendet werden muß. Dieses Traggerüst besteht aus Winkeln und Rohren, die miteinander verbunden werden und die einzelnen Komponenten aufnehmen. Diese Generatoren wurden noch mit Netzfrequenz betrieben und waren in ihren geometrischen Abmessungen relativ groß. Durch das elektrisch leitende Traggerüst waren ferner große Mindestabstände der einzelnen Komponenten untereinander, und zum äußeren Gehäuse hin, einzuhalten. Dieses war für den Konstrukteur neben den großen Gewichten ein weiterer Nachteil für die Konzeption von Hochspannungserzeugern.

Bei Hochspannungsgeneratoren, deren Hochspannungstrans­ formatoren mit Wechselrichtern hoher Frequenz betrieben werden, sind die geometrischen Abmessungen der verwende­ ten Komponenten wesentlich kleiner, als die der mit Netz­ frequenz betriebenen Hochspannungsgeneratoren.

Durch geeignete Isoliermittel gegen Spannungsüberschläge zwischen den einzelnen Komponenten, läßt sich das Volumen eines Hochspannungsgenerators beträchtlich reduzieren.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, einen Hochspannungsge­ nerator für die Röntgendiagnostik so zu konstruieren, daß das tragende Chassis oder Traggerüst gleichzeitig alle Komponenten aufnehmen kann und auch die notwendige Isolation der Komponenten untereinander und gegen das äußere Gehäuse sicherstellt. Ferner ist das Chassis so konzipiert, daß die Komponenten vormontiert werden können und nur noch an ihren vorbestimmten Platz gesteckt werden. Durch diese Konstruktion ist es möglich, einen Hochspannungsgenerator zu schaffen, der in seinen äußeren Abmessungen sehr klein ist und in der Montage recht einfach zu handhaben ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das kennzeichnende Merkmal des Anspruches 1 gelöst.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von 5 Zeichnungen, die ein mögliches Ausführungsbeispiel zeigen, näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 Hochspannungsgenerator mit geschnittenem Gehäuse und eingebauten Komponenten, in der Seitenansicht,

Fig. 2 Chassis mit Seitenwand und eingebauten Komponenten, in der Draufsicht,

Fig. 3 Chassis ohne Komponenten und ohne Seitenwand, in der Seitenansicht,

Fig. 4 Deckel des Hochspannungsgenerators mit halb­ eingeschobenem Chassis, von der Stirnseite aus gesehen,

Fig. 5 Arretierung der Seitenwand.

Die Fig. 1 zeigt den gesamten Hochspannungsgenerator.

Der Hochspannungsgenerator wird von einem Gehäuse (2), das durch einen Deckel (1) mit Verschraubungen (4) ver­ schlossen ist, umhüllt. Zwischen Deckel (1) und dem Gehäuse (2) befindet sich, zur Abdichtung des im Gehäuse befindlichen Isoliermediums, eine umlaufende Dichtung (3).

Die Anschlüsse für den Hochspannungsgenerator befinden sich alle im Deckel (1). Der Anschluß des Heizwandlers (11) wird über den Anschluß (5) hergestellt. Der Hoch­ spannungsanschluß (6) stellt die Verbindung zur nicht näher dargestellten Röntgenröhre her. Der Anschluß des Hochspannungstransformators (17) wird über den Anschluß (9) durchgeführt. Um den Anschluß (9) gegen äußere Berüh­ rung zu sichern, ist er mit einer Abdeckhaube (8) geschützt. Das Isoliermedium wird über den Einfüllstutzen (7) eingefüllt.

Das selbsttragende, hochisolierende Chassis (10) kann z. B. aus dem Isolierstoff Polypropylen als Kunststofform­ teil nahtlos hergestellt sein. Polypropylen ist ein Material, das eine hohe elektrische Durchschlagsfestig­ keit, gute Kriechstromfestigkeit und eine große Dielek­ trizitätskonstante aufweist. Gerade beim Aufbau eines solchen Hochspannungsgenerators ist es wichtig, daß bei den geringen Abständen der Komponenten untereinander, eine gleichmäßige elektrische Beanspruchung aller Iso­ lierstrecken erfolgt.

Die Eigenschaften, die Polypropylen bei geringen Wand­ stärken aufweist, werden derzeit von keinem anderen Material in wirtschaftlicher Hinsicht übertroffen.

Die mechanische Festigkeit ist ebenfalls noch ausreichend hoch genug, um ein wie in Fig. 1 gezeigtes Chassis (10) zu formen, das hinreichende Stabilität besitzt, damit alle eingebauten Komponenten an ihrem angestammten Platz verbleiben.

Ein weiterer Vorteil, der sich aus dem hoch isolierenden und selbsttragenden Chassis (10) ergibt, liegt darin, daß die eingebauten Komponenten schrittweise vormontiert werden können, und nur noch ins Chassis (10) eingebaut, bzw. eingesteckt zu werden brauchen.

Eine mögliche Montage könnte wie folgt ablaufen, wobei nur der mechanische Aufbau beschrieben wird und nicht die elektrischen Anschlüsse der einzelnen Komponenten unter­ einander. Zwischen die Führungsschienen (27) wird die Steuerplatine (13) eingeschoben. Darüber befindet sich die Halterung (26), die den Heizwandler (11) aufnimmt. Rechts neben dem Heizwandler (11) findet in der Halterung (28) das Meßsystem (12) seinen Platz. Den seitlichen Abschluß bildet die Rückwand (33) der angeformten Kammer (29). Die Kammer (29) geht über die gesamte Breite des Chassis (10). Damit das Isoliermedium sich auch im gesamten Gehäuse ausbreiten kann, sind die Bohrungen (24) oberhalb der Kammer (29) angeordnet. In die Kammer (29) wird der Kondensator (15) eingesetzt, dessen Anschlüsse auf der äußeren Seite liegen. An der Halterung des Kon­ densators (15) befindet sich der Gleichrichter (20), der durch eine steckbare, isolierende Abdeckung (18) gegen­ über dem Hochspannungstransformator (17) abgedeckt wird. Unterhalb des Kondensators (15) kann ein Widerstand (16) angebracht werden.

Diese vormontierte Einheit, Chassis (10) mit Komponenten, kann nun in die Befestigungsnuten (19) des Deckels (1) mit seinen Befestigungsschienen (22), wie es die Fig. 4 in der Montage zeigt, seitlich eingeschoben werden. Vorher ist noch der Hochspannungstopf (14) an den Hoch­ spannungsanschluß (6) montiert worden. Der gesamte Hoch­ spannungserzeuger hängt nun mit seinen Führungsschienen (12) an dem Deckel. Damit während der Montage die gesamte Einheit nicht seitlich verrutschen kann, befindet sich an einer Befestigungsschiene (22) eine Arretierung (21).

Diese Befestigungsart ist sehr wirtschaftlich, da keine Schraubverbindungen hergestellt werden müssen. Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß das Isoliermaterial keiner punktförmigen Belastung, wie bei einer Schraubver­ bindung, ausgesetzt wird.

An der vom Betrachter aus gesehenen Seite, ist das Chassis (10) noch offen und muß mit der Seitenwand (30) verschlossen werden. An der Seitenwand (30) sind wie in Fig. 5 gezeigt, Arretierungen (23) angeformt. Durch Aufsetzen der Seitenwand auf das Chassis (10), rasten die Arretierungen nach dem "Snap-in" Prinzip ein und halten die Seitenwand (30) in ihrer Lage fest. Durch die ange­ formte Halterung (31) an der Seitenwand (30) wird auch gleichzeitig der Kondensator (15) in seiner Lage fixiert. Damit aber der Kriechweg für die elektrische Spannung zwischen den Komponenten im Chassis (10) und dem Gehäuse (2) verlängert wird, befindet sich am Rand des Chassis­ bodens (34) und an der unteren Kante der Seitenwand (30) umgekehrt ein abgestufter Versatz (25), der den Kriechweg für die elektrische Spannung verlängert.

Nach dem Zusammenfügen von Seitenwand (30) und Chassis (10) bildet sich eine homogene Einheit, die bei dem unter Erwärmung abschließend durchgeführten Vakuumprozeß ent­ steht. Den seitlichen Abschluß vom Hochspannungstransfor­ mator (17) zum Gehäuse (2) bildet eine dazwischen ange­ brachte Isolierplatte (32).

Wie die vorstehende Beschreibung zeigt, ist die tragende Konstruktion des Hochspannungsgenerators durch das isolierende Chassis (10) sehr preiswert. Ferner wird eine sehr gute Isolation der spannungsführenden Teile gegen­ über dem Gehäuse und den Komponenten untereinander erreicht, so daß mit kleinsten inneren Abständen, auch bei Hochspannungen bis 150 kV, gearbeitet werden kann.

Bezugszeichenverzeichnis

1  Deckel
2  Gehäuse
3  Dichtung
4  Verschraubung
5  Anschluß
6  Hochspannungsanschluß
7  Einfüllstutzen
8  Abdeckhaube
9  Anschluß
10  Chassis
11  Heizwandler
12  Meßsystem
13  Steuerplatine
14  Hochspannungstopf
15  Kondensator
16  Widerstand
17  Hochspannungstransformator
18  Abdeckung
19  Befestigungsnuten
20  Gleichrichter
21  Arretierung
22  Befestigungsschienen
23  Arretierung
24  Bohrungen
25  Versatz
26  Halterung
27  Führungsschienen
28  Halterung
29  Kammer
30  Seitenwand
31  Halterung
32  Platte
33  Rückwand
34  Chassisboden

Claims (7)

1. Hochspannungsgenerator für die Röntgendiagnostik oder Hochspannungsnetzteile mit einem durch einen Wechselrich­ ter hoher Frequenz betriebenen Hochspannungstransformator (17), von einem allseits verschlossenen, mit einem Hoch­ spannungsanschluß (14) versehenen Gehäuse (2) umgeben, das zur Hochspannungsisolation mit einem Isolieröl oder Isoliergas gefüllt ist, dadurch gekennzeichnet, daß sich alle in dem Gehäuse (2) befindlichen Komponenten, zur Erzeugung und Messung der Hochspannung, sowie der Versorgung der Heizfäden der Röntgenröhre, in einem gegen die Innenwände des Gehäuses (2) abschirmenden, hochiso­ lierenden und selbsttragenden Chassis (10) mit einer, nach der Montage der Komponenten, einsteckbaren Seiten­ wand (30), angeordnet sind.

2. Hochspannungsgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Chassis (10) mit zwei an seiner oberen Seite befind­ lichen Befestigungsschienen (22) in zwei Befestigungs­ nuten (19) unterhalb des Gehäusedeckels (1) eingeschoben wird und durch eine Arretierung (21) in seiner Lage sta­ bilisiert ist.

3. Hochspannungsgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Chassis (10) durch die Seitenwand (30) mit angeform­ ten Arretierungen (23) ohne zusätzliche Verbindungsmittel verschlossen wird.

4. Hochspannungsgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Chassis (10) in einem Stück als Kunststofformteil hergestellt werden kann.

5. Hochspannungsgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Chassis (10) aus einzelnen Kunststofformteilen form­ schlüssig zusammengesetzt werden kann.

6. Hochspannungsgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in dem Chassis (10) verwendeten Komponenten an vorge­ formten Plätzen eingesteckt oder verschraubt werden.

7. Hochspannungsgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Seitenwand (30) Halterungen (31) angeformt sind, wodurch die eingesetzten Komponenten nach dem Verschluß des Chassis (10) mit genannter Seitenwand (30), einen definierten Sitz haben.