DE506863C

DE506863C - X-ray tubes with anode cooled by air flow

Info

Publication number: DE506863C
Application number: DEM98245D
Authority: DE
Original assignee: CHF Mueller AG
Current assignee: CHF Mueller AG
Priority date: 1927-02-08
Filing date: 1927-02-08
Publication date: 1930-09-10

Description

Die Unbequemlichkeit des- Wassernachfüllens bei Wasserkühlröntgenröhren hat schon frühzeitig die Veranlassung gegeben, Röntgenröhren mit Luftkühlung zu bauen. Außer Einrichtungen, die lediglich zur Kühlung der Röhrenwandung dienten, wurde fast durchweg so verfahren, daß mit Hilfe eines kleinen Gebläses Preßluft erzeugt wurde, die dann der meistens hohl ausgeführten Antikathode '" durch einen mehr oder weniger langen Schlauch zugeführt wurde. Die Tatsache, daß eine derartig gekühlte Röntgenröhre in ihrer Leistungsfähigkeit stark gegenüber einer mit Wasserkühlung ausgestatteten zurückblieb,The inconvenience of replenishing water with water cooling x-ray tubes has already been prompted early on to build x-ray tubes with air cooling. Except Facilities that only served to cool the tube wall were almost always used proceed so that compressed air was generated with the help of a small fan, which then the mostly hollow anticathode '"by a more or less long one Hose was fed. The fact that such a cooled X-ray tube in their Performance lagged behind a water-cooled one,

'5 und die neue Unbequemlichkeit, daß man jetzt mit einem Schlauch zu hantieren hatte, haben verhindert, daß Röntgenröhren solcher Art in größerem Maße Eingang in die Praxis gefunden haben. Man hat auch vorgeschlagen,'5 and the new inconvenience of having to handle a hose, have prevented X-ray tubes of this type from being used to a greater extent in practice have found. It has also been suggested

so bei Röntgenröhren, die mit einem mit der Anode wärmeleitend verbundenen Rippenkühler versehen waren, in unmittelbarer Nähe der Kühlrippen an der Röhre selbst einen Ventilatorflügel anzubringen, der einen Luftstrom gegen die Rippen blasen sollte. Dieser Ventilator wurde über eine Schnurscheibe von einem von der Röhre getrennten Motor angetrieben. Ganz abgesehen davon, daß hierbei der Kühlstrom nicht unmittelbar auf den Teil wirkt, an welchem die Wärme im wesentlichen erzeugt wird, nämlich auf die dem Brennfleck benachbarten Teile der Antikathode, wird bei dieser Anordnung die Beweglichkeit der Röhre stark vermindert.so with X-ray tubes that are connected to one with the Anode heat-conductively connected finned cooler were provided in the immediate vicinity the cooling fins on the tube itself to attach a fan blade that creates a stream of air should blow against the ribs. This fan was powered by a pulley from a motor separated from the tube driven. Quite apart from the fact that this does not affect the cooling flow directly Part acts on which the heat is essentially generated, namely on the dem Focal spot adjacent parts of the anticathode, with this arrangement, the mobility the tube greatly diminished.

Die verschiedenen Nachteile der bisherigen Luftkühlungen lassen sich vermeiden, und eine ebenso gute Kühlung wie die Wasserkühlung läßt sich erreichen, wenn man gemäß der Erfindung an die hohle Anode einer Röntgenröhre oder deren Träger direkt einen Ventilator mit seinem Antriebsmotor zusammen derart anbaut, daß die Kühlluft möglichst unmittelbar unter Vermeidung aller unnötigen Zwischenleitungen an diejenige Stelle, wo¹ die Hauptwärme erzeugt wird, also an die dem Brennfleck benachbarten Metallteile, bläst. In diesem Falle werden die Wege für die Luft weit kürzer als bei der Schlauchverbindung, und man kann sie außerdem leicht so> weit halten, daß eine genügend große Menge Kühlluft auch bei verhältnismäßig geringem Überdruck durch die Antikathode hindurchgeblasen werden kann. Dadurch wird die Verwendung eines Zentrifugalventilators statt des sonst üblichen Kapselgebläses möglich. Ein Zentrifugalventilator arbeitet mit viel weniger Geräusch und Kraftaufwand, und vor allen Dingen bedarf er so gut wie keiner Wartung, wie es ja durch die vielen tausende im Gebrauch befindlicher Haartrockenapparate ganz allgemein bekannt ist. Die leichte Beweglichkeit der Röhre wird so ebenfalls gewahrt. The various disadvantages of previous air cooling can be avoided, and cooling as good as water cooling can be achieved if, according to the invention, a fan with its drive motor is attached directly to the hollow anode of an X-ray tube or its support in such a way that the cooling air is as possible ^{directly to the point where 1} the main heat is generated, i.e. to the metal parts adjacent to the focal point, blows directly, avoiding all unnecessary intermediate lines. In this case the paths for the air are much shorter than with the hose connection, and they can also easily be kept so far that a sufficiently large amount of cooling air can be blown through the anticathode even with a relatively low overpressure. This enables the use of a centrifugal fan instead of the usual capsule blower. A centrifugal fan works with much less noise and effort, and above all it requires almost no maintenance, as is well known from the many thousands of hair dryers in use. The easy mobility of the tube is also preserved in this way.

Den beispielsweisen Aufbau einer solchen Röhre gibt die Abb. 1 wieder. Hierin bezeichnet 1 die Antikathode einer Röntgenröhre, von der sonst nur noch ein Teil der Glaswand 2 gezeigt ist. Bei 3 ist der zu-Fig. 1 shows an example of the structure of such a tube. Herein referred to 1 the anticathode of an X-ray tube, of which otherwise only part of the Glass wall 2 is shown. At 3 the to-

geschärfte Rand der Antikathode ι in bekannter Weise mit einem Glasträger und dadurch mit der Außenwand der Röhre verschmolzen. 4 stellt den Zentrifugalventilator in der Art der bekannten Haartrockenapparate dar, der durch einen kleinen elektrischen Motor 5 angetrieben wird und der über der oberen öffnung der Antikathode durch eine Verschraubung 6 am Antikathodenträger befestigt ist. ίο Die von dem Ventilator angesaugte Luft tritt in den durch die Glaswand: 3 bzw. die Antikathode ι und das zentrale Ausblasrohr 7 gebildeten Zwischenraum in die Antikathode ein und durch das Rohr 7 wieder aus. Dadurch kommt die Luft nach dem bekannten Gegenstromprinzdp zuerst mit dem kältesten Teil der Antikathode und schließlich mit dem heißesten Vorderteil in Berührung, nimmt dadurch die größtmögliche Wärmemenge in sich auf und gelängt auf dem kürzesten Wege wieder ins Freie. Selbstverständlich soll der Raum so ausgebildet werden, daß sich möglichst wenig Wirbel bilden. Diesem Zwecke dient z. B. der zentrale Konus 8, der die von außen einströmende Luft in die Öffnung des zentralen Rohres 7 umleitet. Um die Wärmeaustauschfläche zu vergrößern, kann man eventuell im Grunde der Antikathode noch einige Bleche 9 anbringen, deren Ebenen mit der Achse der Anode zusammenfallen und welche mit der Metalknasse der letzteren in Wärmekontakt stehen. Selbstverständlich sind die Ein- und Austrittsquerschnitte möglichst gleich groß zu halten, um jede Wirbelbildung und Widerstandserhöhung zu vermeiden.sharpened edge of the anticathode ι in a known manner with a glass carrier and thereby fused to the outer wall of the tube. 4 represents the centrifugal fan in type of the known hair dryers, which are driven by a small electric motor 5 and the one above the upper opening of the anticathode by means of a screw connection 6 is attached to the anti-cathode carrier. ίο The air sucked in by the fan escapes in the through the glass wall: 3 or the anticathode ι and the central exhaust pipe 7 formed space in the anticathode in and out again through the pipe 7. As a result, according to the well-known countercurrent principle, the air comes first with the coldest Part of the anticathode and finally with the hottest front part thus the greatest possible amount of heat is absorbed and extended in the shortest possible way back out into the open. Of course, the space should be designed in such a way that it is as close as possible form little eddies. This is the purpose of z. B. the central cone 8, the of air flowing in from the outside is diverted into the opening of the central tube 7. To the heat exchange surface to enlarge, you can possibly still attach some metal sheets 9 basically to the anticathode, their planes with coincide with the axis of the anode and which with the metal mass of the latter in Are in thermal contact. Of course, the inlet and outlet cross-sections are as possible to keep the same size in order to avoid any vortex formation and increase in resistance.

Das Ausblasrohr 7 wird zweckmäßig entweder aus einem schlechten Wärmeleiter hergestellt oder es wird an seiner Oberfläche isoliert, um einen unmittelbaren Tetmperatur- ^₀ austausch zwischen der ausströmenden heißen und der einströmenden, kalten Luft nach Möglichkeit zu verhindern.The blow pipe 7 is conveniently prepared either from a poor heat conductor, or it is isolated on its surface to an immediate Tetmperatur- ^ ₀ exchange hot between the flowing and prevent the incoming cold air if possible.

Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß die Luftwege so kurz und die Querschnitte so reichlich gehalten werden können, daß eine zur Kühlung ausreichende Luftmenge durch die Antikathode hindurchgetrieben werden kann.It is readily apparent that the airways are so short and the cross-sections so can be kept ample that a sufficient amount of air for cooling through the anticathode can be driven through.

Der in dieser Weise an die Röntgenröhre angebaute Zentrifugalventilator wird natürlich zweckmäßig auch metallisch mit der Antikathode verbunden, so* daß er ihr Potential annimmt. Infolgedessen kann er nicht ohne weiteres durch Strom aus dem Leitungsnetz eines Elektrizitätswerkes betrieben werden, sondern erfordert eine isolierte Stromquelle. Diese wird am einfachsten durch einen Isoliertransformator nach Art der in der Röntgentechnik ja allgemein bekannten Heiztransformatoren geschaffen, deren Primärwicklung gegen die Sekundärwicklung für die Röntgenspannung isoliert ist.The centrifugal fan attached to the X-ray tube in this way becomes natural expediently also metallically connected to the anticathode, so that it can reach its potential accepts. As a result, he cannot easily get electricity from the mains a power station, but requires an isolated power source. The easiest way to do this is by using an insulating transformer similar to that used in X-ray technology yes well-known filament transformers created whose primary winding against the secondary winding for the X-ray voltage is isolated.

Dlie Abb. 2 gibt die Schaltung wieder. Es bedeutet 10 die Antikathode der Röntgenröhre, 11 die Kathode, 12 die Hochspannungswicklung des Röntgentransformators,Dlie Fig. 2 shows the circuit. It 10 means the anti-cathode of the X-ray tube, 11 the cathode, 12 the high-voltage winding of the X-ray transformer,

13 den Heiztransformator für die Kathode,13 the filament transformer for the cathode,

14 den Betriebstransformator für den Ventilator. Vor allen diesen Transformatoren sind der Einfachheit halber nur die Sekundärwickhingen dargestellt. Die Sekundärwicklung des Betriebstransformators 14 für den Ventilationsmotor wird zweckmäßig genau so wie der Heiztransforinator 13 einpolig mit je einem Pol des Hochspannungtransformators verbunden und ebenso wird der eine Pol des Motors mit der Anode der Röntgenröhre verbunden. Eine derartige Röntgenröhre hat deshalb an der Anode ebenfalls eine doppelpol ige Zuführung in Gestalt einer Doppellitze wie an der Kathode.14 the operating transformer for the fan. In front of all these transformers are for the sake of simplicity, only the secondary windings are shown. The secondary winding of the Operating transformer 14 for the fan motor is expediently exactly like that Heiztransforinator 13 single-pole connected to one pole of the high-voltage transformer and one pole of the motor is also connected to the anode of the X-ray tube. One Such an X-ray tube therefore also has a double-pole feed at the anode in the form of a double strand like on the cathode.

Damit wird die Beweglichkeit der Röntgenröhre in keiner Weise irgendwie beeinträchtigt. Die Bedienung einer solchen Röhre ist aber außerordentlich vereinfacht, da der Betriebstransformator für den Ventilationsmotor zweckmäßig mit dem Röntgenapparat zusammen eingeschaltet wird und, sobald dieser betriebsfertig ist, auch die Kühlung der Röhre bereits erfolgt.This in no way affects the mobility of the X-ray tube in any way. The operation of such a tube is extremely simplified because the operating transformer for the ventilation motor is expediently switched on together with the X-ray apparatus and, as soon as this is ready for operation, the cooling of the tube has already taken place.

Claims

Patent claims:

1. X-ray tube with an anode cooled by air flow, characterized in that that the cooling air flow generating, assembled with the drive motor Fan is arranged immediately above the hollow anode and attached to her or its support, and that he acts directly on the inner cavity of the anode.

2. Circuit for operating the cooling device for X-ray tubes according to claim i, characterized in that the fan motor has an insulating transformer is fed and has the potential of the anode.

1 sheet of drawings