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Röntgenapparat mit Radialtransformator In dem Hauptpatent
629 61o wird ein Röntgenapparat beschrieben, der in einer seiner Ausführungen
in der Hauptsache. aus einem Radialtransformator mit darin angeordneter Röntgenröhre
besteht. Zweck dieser Anordnung bildet an erster ,Stelle die dadurch erzielte Ersparnis
an Raum und Gewicht und die damit zusammenhängende bequeme Hantierbarkeit.
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Erfindungsgemäß wird diese Ersparnis noch weiter durchgeführt, und
zwar dadurch, daß. dex Querschnitt des Kernmaterials, über konzentrische Kreise
gemessen; nach der Peripherie stufenweise oder regelmäßig zunimmt. Hierdurch kann
die sonst zwischen den Blechlamellen lirestehende Lücke in Wegfall kommen und der
Raum günstiger ausgenutzt werden. An sich ist es bei Ra.dialtransformatoren bekannt,
durch die Art der Zu; sammenfügung von einzelnen Blechen mit verschiedener Materialbreite
auf den Längsseiten der mit Fenster versehenen Lamellen den Querschnitt des Transformatorkernnes
stufenweise zimiehxnen zu lassen.
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Bei Verwendung vön planparallelen Blechen können die Lücken durch
fein verteiltes, gegebenenfalls pulverförmiges magnetisierbares Material angefüllt
werden. Besser, obgleich weniger billig, ist es, Bleche zu verwenden deren. Querschnitt
nach der Peripherie des Transformators derartig zunimmt, daß sich die Bleche zu
seinem vollständig geschlossenen Körper zusammenschließen. In diesem Falle bleiben
die Unterbrechungen der magnetischen Kraftlinien, die bei Kernen aus fein unterteiltem
Material vorhanden sind, auf die Stoßfuge der Lamellen beschränkt.
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Will man die verhältnismäßig teuren Bleche mit zunehmendem Querschnitt
vermeiden, so kann man bei Verwendung von Blechen mit gleichbleibendem Querschnitt
zwischen die Lamellen des außenliegenden Joches Metallstreifen einsetzen. Bei genügend
großem Verhältnis des inneren und äußeren Radius des Magnetkörpers lassen sich dazu
Metallstreifen verwenden, welche dieselbe Stärke wie die Hauptbleche haben. Hierdurch
kann an Material gespart werden, weil zu ihrer Herstellung die Abfallteile aus dem
Fenster benutzt werden können. Gewünschtenfalls können bei dieser Ausführung die
noch verbleibenden Zwischenräume im Magnetkörper durch Metallteilchen angefüllt
werden.
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Die Verbesserung bringt den Vorteil mit sich, daß die Ausdehnung des
Transformatorkernes, in Radialrichtung gemessen, kleiner
gehalten
werden kann. Schon, wenn zu diesem Zwecke die Schlitze nur des äußeren Jochteiles
durch Metallstreifen der gleichen: Stärke angefüllt sind, kann die Ausdehnuz@' um
die Hälfte des Joches vermindert werde" Bei vollständigem Anfüllen der Lücken läßt
sich der Durchmesser des Transformators noch weiter herabsetzen. Es kann dann auch.
die Höhe des Schenkels geringer gehalten werden.
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Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß sie die Spulenform
günstig beeinflußt. Bei Apparaten, wie sie im Hauptpatent beschrieben werden, sind
die Spulen von gleichschenklig trapezförmigem Querschnitt. Für die dem Strahlenkegel
zugekehrte Seite der Spulen ist dies günstig; an den Enden dient diese Abschrägung
der Spulen dazu, um die Isolierung dem Transformatoreisen der örtlich herrschenden
Spannung anzupassen. Die vorliegende Erfindung macht es aber möglich, das Transformatorfenster
derart aus dem magnetischen Körper auszusparen, daß der Rand des Fensters nach der
Peripherie zu schmaler ist als nach der Mitte zu. Zweckmäßigerweise wird dem Fenster
im Querschnitt die Form eines gleichs@henkligen Trapezes gegeben, dessen Basis der
Peripherie des Transformators zugekehrt ist. Es können dann die Transformatorspulen
gegen die schmalen Seiten des Transformatorfensters rechtwinklig zur Längsachse
des -Transformators begrenzt werden, wobei der gegen den Magnetkörper entstehende
Zwischenraum durch einen Isolierkötper mit nach der Peripherie zunehmenden Stärke
ausgefüllt ist.
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Zur näheren Erläuterung ist in Abb. i der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel
eines Apparates gemäß, der Erfindung dargestellt.
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Abb.2 zeigt denselben Apparat von der Seite gesehen.
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Abb.3 und 5 sind Querschnitte, welche weitere Ausführungsmöglichkeiten
von Apparaten nach der Erfindung ersehen lassen, und Abb. q. zeigt schematisch die
Form einzelner Metallelemente, aus deren Mehrzahl sich der Magnetkörper des Transformators
zusammensetzen kann.
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Der Apparat nach Abb. i enthält eine Röntgenröhre mit einer Anode
i und einem Kathodengebilde 2. Die Wand der Röhre besteht aus einem Metalltei13,
an dem gläsern,e Verschlußteile ¢ und 5 angeschmolzen sind. Diese haben Einstülpungen,
die durch Verschmelzung mit der Anode bzw. mit dem Kathodengebilde luftdicht befestigt
sind. Es werden Röntgenröhren verwendet, die in ihrer Mitte einen äquipotentialen
Wandteil besitzen.
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Die Röntgenröhre wird von einem Transformator umgeben, dessen Magnetkörper
aus radial um die Röhre herum angeordneten schnallenförmigen Eisenblechen 6 besteht.
Die Transformatorwicklungen sind in zwei hintereinandergeschaltete #Teil@e aufgeteilt.
Sie be-'stehen aus den Primärspulen 7 und 8 und den Sekundärspulen für Hochspannungserzeugung
9 @ün.d io. Die Wicklungen werden durch einen Isolator i i vom Transformatoreisen
getrennt.
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Der Anschluß der Primärwicklung erfolgt durch die Drähte 12 und
13, welche in einer Aussparung i,., die in der Abb. 2 sichtbar ist, zwischen
die Transformiatorbleche hindurchgeführt werden. Sie werden von einem besonderen
Isolator 15 an dem einen Ende des Apparates gegen Überschlag vom Innenraum aus gesichert.
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Die Anode der Röntgenröhre ist durch einen in einem Isolierrohr 16
liegenden. Zuführungsleiter 17 mit dem Hochspannungsende der Spule 9 verbunden.
Zwei Drähte 18 und i9 verbinden den Glühdraht 2o der Kathode mit dem Hochspannungsende
der Spule i o und einem Punkt dieser Spul, der vom Ende einen genügenden Spannungsunterschied
hat, um den Glühdraht auf Emissionstemperatur zu bringen. Die Drähte 18 und i 9
sind durch ein Isolierrohr 21 für Hochspannung isoliert.
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Der Transformator seinerseits ist von einem Metallgehäuse, das von
einem zylindrischen, Teil 22 und von Endkappen 23 und 24 gebildet wird, umgeben.
Das Gehäuse ist leitend mit dem Magnetkörper verbunden und kann beim Betriebe geerdet
werden. Dazu dient der Draht 29, der zusammen mit den Drähten 12 und 13 durch die
Aussparung 14 geführt wird und bei 38 mit dem Verbindungsleiter der inneren Enden
der Sekundärspulen in Verbindung steht. Auch der Mitteltei13 der Röntgenröhre steht
durch Kontaktfeder q.3 in direkter leitender Verbindung mit dem Magnetkern des Transformators.
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Die Röhre ist, um Durchschlag der Glasteile zu vermeiden, von dem
Mittelteil 3 ab bis an die Ränder der Isolatoren 27 mit einer Metallfolie 44 bekleidet.
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Die sich zwischen dieser 1Vfetallfolie und den Anschmelzstellen der
Elektroden befindlichen Teile der gläsernen Verschlüsse q. und 5 nehmen je die Hälfte
der beim Betriebe zwischen den Elektroden herrschenden Hochspannung auf.
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Isolierende Bekleidungen 25 und 26 verhindern den Überschlag zwischen
Teilen, die unter Hochspannung stehen, und dem Metallgehäuse. Auch wird durch isolierende
Bekleidungen 27 und 28 der Überschlag nach dem Magnetkern verhindert.
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Die Röntgenstrahlen, welche an der Wolframplatte 39 der Röntgenröhre
erzeugt werden, verlassen die Röhre durch das Glasfenster 3o. Um ihnen einen bequemen
Austritt
zu gewähren, ist der Isolator i i vor dem Fenster örtlilch
geschwächt, wie bei 31 @ersichtlich. Der Metallmantel22 hat eine Öffnung
33, die von einem zürn Ansetzen von Zentriertuben geeigneten Rand 34 begrenzt wird.
Der Apparat kann von einem Bügel 41 getragen werden, der um die durch den Brennfleck
gehende Achse 42 schwenkbar ist, während der Apparat, der mit Zapfen in dem Bügel
ruht, um seine Längsachse gedreht werden kann.
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Dadurch, daß die Blechlamelllen des Transformators nicht parallel,
sondern radial angeordnet sind, entstehen, wie in Abb.2. ersichtlich, Zwischenräume,
deren Breite nach der Peripherie hin zunimmt. Es hat sich als vorteilhaft % verwiesen,
diese Zwischenräume wenigstens teilweise auszufüllen. Zwar wird dadurch die Wärmeableitung
erschwert und die Belastbarkeit des Apparates scheinbar vermindert. Weil diese Maßnahme
aber die Möglichkeit mit sich bringt, den Eisendurchmesser zu. verkleinern, ergibt
sich, daß die Belastbarkeit im Verhältnis zum Rauminhalt und zum Gewicht vergrößert
anstatt erniedrigt wird.
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In der Ausführung nach Abb.2, die den Apparat von der Seite gesehen
zeigt, wobei die Endkappe 24 und die Schutzisolatoren. entfernt gedacht sind, sind
in die Lücken Metallstreifen eingesetzt, die den an der Außenseite liegenden Teil
des Joches zu einem geschlossenen Zylinder machen. Die Höhe dieses Jochteiles in
Radialrichtung ist dementsprechend kleiner gehalten als die Höhe des innenliegenden
Teiles, und dadurch hat der Transformator einen. kleineren Durchmesser, als sonst
nötig sein würde. Die Streifen 35 lassen sich aus den Abfallstücken des aus dem
Blech ausgesparten Transformatorfensters herstellen, die dadurch nützlich verwertet
werden.
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Gewünschtenfalls kann der restliche Raum zwischen den Blechlam@elllen
mit Metallpulver ausgefüllt werden, um einen vollständig geschlossenen Magnetkörper
zu bilden. Besser aber ist .es, wie im oberen , Teil der Abb. 3 dargestellt, den
Blechen 36 eine nach der Peripherie zunehmende Stärke zu geben, so daß sie sich
zu einem vollständig geschlossenen Körper schließen.
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Um die Verringerung des Durchmessers, die dadurch möglich wird, klar
an den Tag bringen zu lassen, ist in Abb. 3 unten angegeben, wie groß bei gleichem
Innendurchmesser des Transformators die Blechlamellen bei der früheren Konstruktion,
wobei sie in Paketen 37 zusammengefügt sind, sein müssen. In der Wirklichkeit ist
die Verbesserung noch größer, weil man auch .den Innendurchmesser wieder kleiner
halten kann. Sind auch die Räume zwischen den schmalen Teilen der Bleche weggeschafft,
so kann die Breite dieser Teile von der Mitte ab nach der Peripherie zu geringer
werden. Abb. 4 gibt schematisch an, wie solche Blechlamellen perspektivisch aussehen.
Das in Abb. i ersichtliche Transformatorfenster hat im Querschnitt die Form eines
gleichschenkligen Trapezes. Diese durch die vorliegende Erfindung ermöglichte Form
lehnt sich besonders günstig den Erforderungen der Isolation an. Die Hochspannungsspulen
sind nämlich derart gA-wickelt und verbunden, daß sie beim Betriebe ein nach der
äußeren Oberfläche zunehmendes Potential haben, so daß die Isolierung zwischen den
Spulen und zwischen diesen und dem Magnetkörper nach der Peripherie zu wachsen muß.
Darum sind die Spulen an den einander zugekehrten Seiten abgeschrägt. Diese schräge
Form der Spulen paßt sich dem austretenden Röntgenstrahlenkegel sehr gut an, der
dadurch ungehindert nach außen gelangt. An den anderen Stirnseiten können nun die
Spulen wegen der schiefen Form des Fensterausschnittes rechtwinklig zur Längsachse
gewickelt werden. Es entsteht dadurch von selbst sein nach der Peripherie breiter
werdender Zwischenraum, der von dem einwärts gerichteten Rand des Isolators i i
ausgefüllt wird. Es wird somit auch in der Längsabmessung des Apparates an Raum
gespart.
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Abb.5 veranschaulicht eine weitere Ausführungsform eines Apparates
nach der Erfindung, wobei Blechlamellen mit konstantem Durchmesser verwendet werden.
Die Zwischenräumle 40 zwischen den Lamellen sind hier durch Metallpulver aus magnetisierbarem
Material, wie Eisen, angefüllt, wodurch der Magnetkörper vollständig geschlossen
und die erforderliche Eisenhöhe wie bei der Ausführung nach Abb.3 oben verringert
wird.
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Erfindungsgemäß, hergestellte Röntgenapparate für Spannungen von 3o
bis 4o kV, die sich besonders gut für die Zwecke der Zahnheilkunde eignen, brauchen
einen Durchmesser von ioo mm und eine Länge -von i 7 5 mm nicht zu überschreiten,
während das Gewicht nicht größer als 7 kg zu sein braucht.