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Erfindung betrifft die Vorrichtungen zur elektrischen Speisung
von Röntgenröhren und in derartigen Vorrichtungen Die
insbesondere die Verbinder, die zum Ausführen der elektrischen
Verbindungen zwischen der eigentlichen Vorrichtung zur elektrischen
Speisung und der in einem mit Isolier- und Kühlmittel gefüllten
Gefäß angeordneten Röntgenröhre verwendet werden.
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In den Röntgendiagnose-Einrichtungen wird die Röntgenstrahlung im
allgemeinen mit Hilfe einer Röntgenröhre erzeugt. Gemäß einer
herkömmlichen Anordnung ist einerseits die Röntgenröhre in einem
mit einem elektrisch isolierenden Öl gefüllten Metallmantel
enthalten, wobei der Mantel insbesondere dazu vorgesehen ist, den
Schutz der Benutzer vor den elektrischen Schlägen und der
Röntgenstrahlung zu gewährleisten. Der mit einer Röntgenröhre
versehene Mantel wird als Röntgenanordnung bezeichnet. Andererseits
sind die Elemente zur Speisung der Röntgenröhre und insbesondere
die Elemente eines Hochspannungsgenerators, der die Hochspannung
zur Speisung der Röntgenröhre erzeugt, in einem in Abstand von
der Röntgenanordnung gelegenen anderen Gehäuse zusammengefaßt.
Gemäß dem Typ der Hochspannungsspeisung, einpolig oder
symmetrisch, leiten ein oder mehrere Kabel mit hoher elektrischer
Isolation die positiven und negativen Polaritäten der Hochspannung
mittels elektrischer Verbindungsvorrichtungen bis in den die
Röntgenröhre enthaltenden Mantel. Eine derartige elektrische
Verbindungsvorrichtung oder ein derartiger Verbinder wird aus zwei
Teilen gebildet, deren eines, Aufnahmeelement genanntes, ein am
Mantel dauerhaft befestigtes Buchsenteil umfaßt; das andere Teil
umfaßt ein Steckerteil oder ein Anschlußstück, das dazu
vorgesehen ist, in das Aufnahmeelement eingefügt zu werden, und mit dem
Kabel einstückig ist.
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Unter Vorgabe der sehr großen Werte, die die
Hochspannungs-speisung einer Röntgenröhre erreichen kann, zum Beispiel 150
Kilovolt, bestehen das Aufnahmeelement und das Anschlußstück aus
elektrisch isolierenden Materialien und sind in den Formen und
Abmaßen durch die internationalen Normen vorgeschrieben. Zum
Zweck des Schutzes der Benutzer wird der Mantel, ebenso wie ein
Außenmantel des Kabels oder der Kabel, an Masse- oder
Erdpotential gelegt, wobei eine der ständigen Bemühungen der
Konstrukteure darin besteht, daß jede der Außenflächen des Mantels der
Verbindungsvorrichtung und der Kabel metallisch ist und daß
zwischen allen diesen Bestandteilen elektrische Kontinuität
herrscht.
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Der oder die durch eine elektrische Verbindungsvorrichtung
gebildeten elektrischen Kontakte erstrecken sich im Boden des
Aufnahmeelements zwischen den ersten mit dem Anschlußstück einstückigen
Kontaktbestandteilen und den zweiten Kontaktbestandteilen, welche
mit dem Aufnahmeelement einstückig sind und welche die
Bodenwandung dieser letzteren durchsetzen und daher in das Innere des
Mantels münden. Das Aufnahmeelement taucht in die Innenseite des
Mantels ausreichend tief ein, derart daß das Ende des zweiten
Kontaktelements im Inneren des Mantels in einem ausreichenden
Abstand von dessen Innenwandung mündet, um einen elektrischen
Durchschlag zwischen dem auf der Masse liegenden Metallmantel und
diesem auf Hochspannungspotential liegenden Kontaktelement zu
vermeiden. Wird angenommen, daß die weitergeleitete Polarität die
negative Polarität ist, dann ist dieser Kontakt durch einen
Verbindungsleiter an der Katode der Röntgenröhre angeschlossen, und
die Anode dieser letzteren wird durch einen anderen
Verbindungsleiter im Inneren des Mantels zwischen der Anode und einem
anderen Kontaktbestandteil einer anderen elektrischen
Verbindungsvorrichtung, an die positive Polarität gelegt.
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Diese Vorsichtsmaßnahmen sind jedoch für sich allein nicht
ausreichend, um die Gefahren elektrischer Durschläge im Inneren des
Mantels zu vermeiden, und die ausreichende elektrische Isolation
an diesem letzteren ist nur dann einwandfrei ausgebildet, wenn
der Mantel mit einem Fluid oder elektrisch isolierendem Öl
gefüllt ist. Unter diesen Bedingungen ist es trotz der Anwesenheit
des isolierenden Öls praktisch unmöglich, im Inneren des Mantels
ein metallisches Element nahe beim Aufnahmeelement anzuordnen.
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Gemäß dem Typ der verwendeten Röntgenröhre umfassen die Verbinder
3 oder 4 Anschlußstifte, die gemäß den üblichen Normen auf einem
Umfang mit einem Durchmesser von 20,62 Millimetern verteilt sind.
Im Fall eines Verbinders mit drei Anschlußstiften sind diese
letzteren mit 1200 zueinander angeordnet. Für einen Verbinder mit
vier Anschlußstiften wird auf dem gleichen Umfang in der Mitte
von zwei der drei mit 1200 zueinander angeordneten ersten
Anschlußstifte ein vierter Anschlußstift hinzugefügt.
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Für neue Radiologie-Vorrichtungen werden Röntgenröhren verwendet,
die außer der Katode und der Anode Gitter genannte Elektroden
umfassen, welche dazu dienen, die Bahn des von der Katode
emittierten Elektronenstrahlbündels zu beeinflussen oder es zu
modulieren oder es noch besser zu fokussieren. Die an diese Gitter
gelegten Spannungen können einige zehn Volt bis einige Kilovolt
betragen, und es ist daher erforderlich, ihre Speisung mittels
geeigneter Verbinder vorzusehen.
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Selbstverständlich kann für die Speisung dieser Gitter ein
weiterer Verbinder auf der Wandung des Kühlgefäßes hinzugefügt werden,
doch eine derartige Lösung ruft ein Platzproblem hervor und
vergrößert die Kosten der Einrichtung.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen
Hochspannungsverbinder für eine Röntgenröhre zu schaffen, welcher
fünf Anschlußstifte um durch diesen Verbinder die Katode, zwei
Katodenheizdrähte sowie zwei Gitter zu speisen.
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Die Erfindung betrifft einen Hochspannungsverbinder für die
Speisung der Katode, der zwei Katodenheizdrähte und der zwei Gitter
einer Röntgenröhre, dadurch gekennzeichnet, daß er fünf
Anschlußstifte umfaßt, einen zum Speisen der Katode, zwei zum Speisen der
Katodenheizdrähte und die zwei letzten zum Speisen der zwei
Gitter, wobei die Anordnung der Anschlußstifte derart ist, daß der
Abstand zwischen dem Katodenanschlußstift und einem
Gitteranschlußstift und der Abstand zwischen den zwei
Gitteranschlußstiften größer als derjenige zwischen einem Katodenanschlußstift und
einem Katodenheizdrahtanschlußstift ist.
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Vorzugsweise sind die Anschlußstifte auf einem Umfang derart
verteilt, daß die Katoden- und die Heizdrahtanschlußstifte
winkelmäßig durch einen Winkel voneinander getrennt sind, der kleiner als
der Winkel ist, der den Katodenanschlußstift von einem
Gitteranschlußstift trennt, oder als der Winkel, der die zwei
Gitteranschlußstifte oder einen Gitteranschlußstift bezüglich des
nächstliegenden Heizdrahtanschlußstifts trennt.
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Diese verschiedenen Winkel sind derart, daß der die Katoden- und
die Heizdrahtanschlußstifte trennende Winkel etwa 60º beträgt und
daß der einen Gitteranschlußstift vom anderen Gitteranschlußstift
oder vom nächstliegenden Heizdrahtanschlußstift trennende Winkel
etwa 80º beträgt.
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Der Hochspannungsverbinder umfaßt in herkömmlicher Art und Weise
ein Buchsenteil und ein Steckerteil, jeweils in Form eines
zylindrischen Rohres, die ineinandergefügt sind, und ist dadurch
gekennzeichnet, daß die Innenwandung des zylindrischen Rohres des
Steckerteils fünf in Längsrichtung verlaufende Rippen aufweist,
die in gleicher Art und Weise wie die Anschlußstifte voneinander
getrennt sind, wobei die Rippen bei der Montage dazu dienen, ein
Kabel zu zentrieren und die Leiter des Kabels zu führen.
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Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden
beim Lesen der folgenden Beschreibung eines speziellen
Ausführungsbeispiels
ersichtlich, wobei sich die Beschreibung auf die
beigefügten Zeichnungen bezieht, in denen:
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- Figur 1 eine perspektivische Ansicht der Stecker- und
Buchsenteile eines Hochspannungsverbinders gemäß der
vorliegenden Erfindung darstellt;
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- Figur 2 eine Längsschnittansicht des Buchsenteils des
Verbinders gemäß der Erfindung darstellt;
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- Figur 3 eine Längsschnittansicht des Steckerteils des
Verbinders gemäß der Erfindung darstellt; und
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- Figur 4 eine Vorderansicht des Steckerteils des
Verbinders gemäß der Erfindung darstellt.
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Ein Hochspannungsverbinder für eine Röntgenröhre umfaßt (Figuren
1 und 2) ein Buchsenteil 21, das auf einer Wandung des Mantels
dichtend festgelegt ist, und ein Steckerteil 22, das beweglich
ist und am Ende eines eine bestimmte Anzahl Leiter umfassenden
Kabels 23 befestigt ist. Das Buchsenteil 21 und das Steckerteil
22 weisen die Form länglicher zylindrischer Rohre 24 und 31 auf,
deren Abmessungen derart sind, daß sich das Steckerteil ohne
Schwierigkeit in das Buchsenteil einfügt.
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Das zylindrische Rohr 24 des Buchsenteils 21 ist zum Aufnehmen
des Steckerteils 22 an einem Ende 25 offen und am anderen Ende 26
geschlossen, um die Verbindungsanschlußstücke 27, erfindungsgemäß
fünf an der Zahl, zu tragen. Jedes Verbindungsanschlußstück 27
(Figur 2) durchsetzt die Dicke des Endes des Rohres 24 und umfaßt
an der Innenseite des Rohres ein Aufnahmeelement 28 für den
Stecker des Verbinders und an der Außenseite eine herkömmliche
Verbindungsklemme 29, zum Beispiel des Typs mit Loch 30 und
Klemmschraube 20 zum Befestigen eines elektrischen
Verbindungsleiters mit einer Elektrode der Röntgenröhre.
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Das zylindrische Rohr 24 wird am offenen Ende 25 durch einen
ersten Flansch 32 zur Zentrierung des Rohres in der Öffnung der
Mantelwandung und durch einen zweiten Flansch 33 zur Stütze auf
die Wandung mittels einer Dichtung (nicht dargestellt) begrenzt.
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Der Flansch 32 ist außen mit einer Sicherheitseinrichtung 34
versehen, um seine Stellung gegenüber der Öffnung in der Wandung zu
bestimmen; der Flansch 33 ist außen mit einer ersten
Markierungskerbe 35 entsprechend dem Katodenanschlußstift und innen mit
einer zweiten Kerbe 36 zum Bestimmen der Stellung des Steckerteils
versehen.
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Das zylindrische Rohr 31 des Steckerteils des Verbinders ist an
einem Ende 37 zum Aufnehmen des Kabels 23 offen (Figur 3) und am
anderen Ende 48 zum Tragen der Stecker 38, fünf an der Zahl,
geschlossen. Jeder Stecker umfaßt zum Aufnehmen eines Leiters des
Kabels 23 ein in seiner Mitte hohles Anschlußstück. Dieses
Anschlußstück weist eine sechseckige Form auf, von der eine Fläche
an die Innenwandung stößt und durch einen Kontakt 45 in Form
eines Kreiszylinders verlängert ist, welcher mit flexiblen Lamellen
46 versehen ist, die den elektrischen Kontakt mit dem
Aufnahmeelement 28 des Buchsenteils herstellen. Unterhalb des
Anschlußstücks ist der Kontakt auf einer bestimmten Länge mit Gewinde
versehen, um mit einem Spannring 47 zusammenzuwirken. Jeder
Stecker 38 wird mittels des auf den Gewindeabschnitt des Kontakts
45 geschraubten Rings 47 in einer im Ende 48 angebrachten Öffnung
gehalten.
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Neben den fünf Löchern zum Durchgang der fünf Stecker weist das
Ende 37 zwei andere Löcher auf, das eine 39 zum Einfüllen eines
Ausgießmaterials und das andere 40 zur Verwendung als
Entlüftungsöffnung während des Ausgießvorgangs.
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Das zylindrische Rohr 31 wird am offenen Ende 37 durch einen
Flansch 41 begrenzt, der von einer mit dem Metallgeflecht 43 des
Kabels 23 in Kontakt stehenden Manschette 42 eingefaßt wird.
Diese Manschette gestattet es, das Metallgeflecht des Kabels auf
die Masse zu legen.
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Bei dem Flansch 41 umfaßt die Außenfläche des Rohres 31 eine
Sicherheitseinrichtung 44, die mit der Kerbe 36 des Rohres 24
zusammenwirkt.
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Die Innenwandung des Rohres 31 umfaßt fünf in Längsrichtung
verlaufende Rippen 49, die in gleicher Art und Weise wie die
Anschlußstifte winkelmäßig beabstandet sind, wobei jeder
Winkelzwischenraum auf der Wandung einem Anschlußstift entspricht. Diese
Rippen dienen bei der Montage des Kabels 23 einerseits als
Zentrierelemente und andererseits zur Führung der fünf Leiter 56 bis
60 des Kabels 23.
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Für die Montage des Kabels 23 im Rohr 31 werden die Leiter 46 bis
50 zuerst vorgeformt und an die Stecker 38 gelötet. Dann wird das
Kabel 23 in das Rohr 31 geschoben, wobei die Rippen 49 derart zur
Führung jedes der Stecker dienen, daß die Kontakte der Stecker 38
die Löcher des Endes durchsetzen. Der Ring 47 wird dann auf das
mit Gewinde versehene Teil jeden Steckers geschraubt, um
dieselben in Stellung zu halten. Die Metallmanschette 42, die von der
Montage des Kabels im Rohr 31 um das Kabel herumgelegt worden
ist, wird dann um das Metallgeflecht 43 und den Flansch 41
gepreßt. Schließlich besteht der letzte Arbeitsgang darin, den
Innenraum des Rohres 31 durch die Öffnung 39 mit einem
Ausgießmaterial 50 derart zu füllen, daß das Kabel 23 und die Leiter 56 bis
60 an Ort und Stelle festgehalten und die letzteren untereinander
und bezüglich der Masse isoliert werden.
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Gemäß der Erfindung sind die Verbindungsanschlußstücke 27 und
deren Kontaktstecker 38 an den Enden der Rohre 24 und 31
entsprechend verteilt, wie das Figur 5 zeigt, welche eine Vorderansicht
der Kontaktstecker des Steckerteils 22 darstellt. Der Stecker 51
entspricht der Speisung der Katode mit Hochspannung der
Größenordnung 70 Kilovolt gegen Masse. Der Stecker 52 entspricht mit
der Speisung eines Katodenheizdrahts, um ein
Elektronenstrahlbündel zu erhalten, das einen Röntgenstrahlbrennfleck mit großen
Abmessungen erzeugt. Der Stecker 53 entspricht der Speisung eines
Katodenheizdrahts, um ein Elektronenstrahlbündel zu erhalten, das
einen Röntgenstrahlbrennf leck mit kleineren Abmessungen erzeugt.
Der Stecker 54 entspricht mit der Vorspannung eines ersten
Gitters, wohingegen der Stecker 55 der Vorspannung eines zweiten
Gitters entspricht.
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Die Stecker 52 und 53 sind in Nähe des Steckers 51 angeordnet, da
sie sich im wesentlichen auf dem gleichen Potential befinden,
welches bis auf einige zehn Volt nahezu dasjenige der Katode ist.
Im Gegensatz dazu sollen die Stecker 54 und 55 von den Steckern
51, 52 und 53 entfernt gelegen sein, da sie auf Potentialen
liegen, die zwischen ihnen und bezüglich der Hochspannung um einige
Kilovolt unterschiedlich sind. Es wird daher empfohlen, daß der
Abstand zwischen dem Katodenanschlußstift und einem
Gitteranschlußstift sowie der Abstand zwischen den zwei
Gitteranschlußstiften größer als derjenige zwischen einem Katodenanschlußstift
und einem Heizdrahtanschlußstift ist.
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In Figur 5 sind die fünf Stecker auf einem gleichen Umfang
angeordnet, welcher einen Durchmesser aufweist, der ebenso groß ist
wie die bei den Verbindern mit 3 oder 4 Anschlußstiften
berücksichtigten üblichen Normen, nämlich 20,62 Millimeter. Ferner sind
die fünf Stecker winkelmäßig derart verteilt, daß die Stecker 51,
52 und 53 durch einen Winkel von etwa 60º getrennt sind,
wohingegen die Stecker 52, 53, 54 und 55 durch einen Winkel von etwa 80º
getrennt sind, was es gestattet, die obengenannten
Abstandsvorschriften zu beachten.
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Es ist anzumerken, daß die Werte des Durchmessers und der Winkel
nicht in einschränkender Weise angegeben sind und daher um diese
Werte herum variieren können.