DE695292C

DE695292C - Rotating anode tube with high voltage protective jacket

Info

Publication number: DE695292C
Application number: DE1937N0041459
Authority: DE
Inventors: Adrianus Verhoeff
Original assignee: CHF Mueller AG
Current assignee: CHF Mueller AG
Priority date: 1937-12-23
Filing date: 1937-12-23
Publication date: 1940-08-22
Also published as: DE721558C; GB512388A; NL52716C; BE431762A; US2222549A; FR847826A

Description

Drehanodenröntgenröhre mit Hochspannungsschutzmantel Um die drehbare Anode einer Röntgenröhre zu bewegen, hat man früher schon vorgeschlagen, einen permanenten Magneten außerhalb der Röntgenröhre. rotieren zu lassen und die Anode mit Eisenkörpern zu versehen, welche durch den drehenden Magneten mitgenommen werden. Bei der praktischen Ausführung von Drehanodenröntgenröhren ist ein drehender Magnet nicht zur Anwendung gekommen, sondern man hat das magnetische Drehfeld zum Antrieb der Drehanode durch einen ruhenden, mit einer Drehstromwicklung versehenen Elektromagnetenerzeugt. Obgleich scheinbar diese Ausführung den Vorteil großer Einfachheit hat, sind mit ihr doch Nachteile verknüpft, welche erfindungsgemäß aufgehoben werden. Die wichtigsten Nachteile sind die Notw6ndigkeit, den nahe an der Röntgenröhre liegenden Stator für Hochspannung gegen die Anode zu isolieren, der vergrößerte Durchmesser der Schutzhaube und die Schwierigkeit der Tourenregulierung. Letztgenannte erfordert das Vorhandensein eines Frequenzwandlers. Ferner ist, wenn kein Drehstromnetz zur Verfügung steht, eine Phasenverschiebungseinrichtung zum Ingangsetzen des Rotors erforderlich.Rotating anode x-ray tube with high-voltage protective jacket around the rotatable Moving the anode of an X-ray tube has previously been suggested, a permanent one Magnets outside the X-ray tube. to rotate and the anode with iron bodies to be provided, which are taken along by the rotating magnet. In the practical Execution of rotating anode x-ray tubes, a rotating magnet is not used come, but you have the rotating magnetic field to drive the rotating anode through generates a stationary electromagnet provided with a three-phase winding. Although apparently this design has the advantage of great simplicity, yet are with it Linked disadvantages, which are eliminated according to the invention. The main drawbacks are the need to have the stator close to the X-ray tube for high voltage to insulate against the anode, the enlarged diameter of the protective hood and the Difficulty of tour regulation. The latter requires the presence of one Frequency converter. Furthermore, if no three-phase network is available, a Phase shift device required to start the rotor.

Bekannt ist auch eine in einem Mantel drehbar angeordnete Röntgenröhre. Die Anode ist hierbei fest mit der Röhrenwandung verbunden, und der Antrieb der Röhre erfolgt über eine mit der Anode verbundene Welle durch einen am Mantel befestigten Elektromotor. Die Kathode ist mit Bezug auf die Röhrenwandung drehbar im Vakuumraum angeordnet und wird durch eine mit dem Mantel verbundene magnetische Vorrichtung festgehalten, so daß sie eine bestimmte Lage im Raum beibehält.An X-ray tube rotatably arranged in a jacket is also known. The anode is firmly connected to the tube wall, and the drive is the Tube takes place via a shaft connected to the anode through a shaft attached to the jacket Electric motor. The cathode is rotatable with respect to the tube wall in the vacuum space arranged and is by a magnetic device connected to the jacket held so that it maintains a certain position in space.

Die Erfindung betrifft eine Röntgenröhre mit einer sich drehenden Anode und einem Hochspannungsschutzmantel, bei der die Antriebsvorrichtung für, die Drehanode ein drehbares Magnetsystem und ein drehbare. Ankersystem aufweist, von denen das eine chanisch in Drehung versetzt und das and1s.'a^., mit dem die Drehanode verbunden ist, magne.-,,'-tisch mitgenommen wird. Erfindungsgemäß:-ist nun das mechanisch angetriebene System innerhalb des magnetisch mitgenommenen Systems, dessen Potential es besitzt, angeordnet und durch einen am Schutzmantel befestigten Elektromotor über eine isolierende Welle angetrieben. Bei dieser Ausführung kann der Antriebsmotor sich in der Einstülpung der Röhrenwand befinden, wodurch der Abstand zwischen den beiden rotierenden Teilen nur so groß zu sein braucht, daß diese Teile gerade noch frei von der zwischen ihnen liegenden Röhrenwand laufen. Besonders wenn dieser Teil der Wand aus Metall besteht und dann sehr dünn gehalten und mit einer geringen Toleranz hergestellt werden kann, ist es möglich, den Zwischenraum sehr eng zu halten, so daß man eine sehr feste magnetische Kupplung zwischen den beiden rotierenden Teilen erhält. In dein Ringraum zwischen der Einstülpung und der Außenwand der Röhre erstreckt sich dabei ein zylindrischer Teil der Drehanode, an dem das Drehmoment angreift.The invention relates to an X-ray tube with a rotating Anode and one High-voltage protective jacket in which the drive device for, the rotating anode has a rotatable magnet system and a rotatable one. Has anchoring system, one of which is chanically rotated and the other1s.'a ^., with which the Rotating anode is connected, magne .- ,, '- table is taken. According to the invention: -ist now the mechanically driven system within the magnetically driven system, whose potential it has, arranged and attached to the protective jacket by a Electric motor driven by an insulating shaft. In this version the drive motor is located in the indentation of the tube wall, whereby the distance between the two rotating parts need only be so large that these parts just run free from the tube wall between them. Especially when this part of the wall is made of metal and then kept very thin and covered with a small tolerance can be made, it is possible to reduce the gap very much hold tightly so that you have a very tight magnetic coupling between the two rotating parts. In your annulus between the indentation and the outer wall the tube extends a cylindrical part of the rotating anode on which the Torque attacks.

Der Motor kann von einem Typ sein, dessen Drehzahl leicht regelbar ist, z. B. kann ein Einphasenkollektormotor zu diesem Zweck benutzt werden. Er kann gleichachsig zur Röntgenröhre angeordnet werden, so daß eine Vergrößerung des Haubendurchmessers nicht mehr nötig ist. Es befinden sich dann um die Röntgenröhre herum keine zum Drehen der Anode dienenden Teile mehr, so daß die Schutzhaube der Röhre recht schlank bleiben kann, weil ihre Abmessungen nur durch die Höhe der Spannung bestimmt werden.The motor can be of a type whose speed is easily controllable is e.g. B. a single phase collector motor can be used for this purpose. He can be arranged coaxially to the X-ray tube, so that an increase in the hood diameter is no longer necessary. There are then no for the X-ray tube around Turn the anode serving parts more so that the protective hood of the tube is quite slim can remain, because their dimensions are determined only by the level of tension.

Es wird in manchen Fällen an der Schutzhaube einer Röntgenröhre ein Ventilator zur Kühlung von Röhrenteilen oder zur Verbesserung der Isolierfähigkeit der in der Schutzhaube befindlichen Luft befestigt. Der Antrieb der Drehanode gemäß der Erfindung läßt sich zweckmäßig mit dem Antrieb dieses Ventilators oder eines Rührers für eine Kühlflüssigkeit (beispielsweise Öl) koppeln. Wenn, um eine höhere Belastung zu eimöglichen, die Drehzahl der Anode vergrößert wird, wird in diesem Falle gleichzeitig die Kapazität der Kühlvorrichtung durch eine größere Drehgeschwindigkeit des Ventilators oder der Pumpe erhöht, was ein sehr günstiger Umstand ist.In some cases it is attached to the protective hood of an X-ray tube Fan for cooling tube parts or to improve insulation attached to the air in the protective hood. The drive of the rotating anode according to the invention can be useful with the drive of this fan or one Couple the stirrer for a cooling liquid (for example oil). If to get a higher To make possible the load, the speed of the anode is increased in this At the same time, reduce the capacity of the cooling device by rotating it faster of the fan or the pump, which is a very favorable circumstance.

Es ist auch möglich, den Antriebsrotor selbst als Ventilatorflügel oder als Pumproto:-auszubilden oder solche Teile in seiner Nähe anzuordnen, so daß sie sich ebenfalls auf Hochspannung befinden. Dabei kann gegebe-. nenfalls die Antriebswelle hohl ausgeführt .a'ä.n und als Zuleitungskanal für die Luft :,er die Kühlflüssigkeit dienen. Unter Um-@a@tänden kann hierdurch die Kühlung der in 'der Nähe der Anode befindlichen Teile der Röhre verbessert werden.It is also possible to use the drive rotor itself as a fan blade or as a pump photo: - to train or to arrange such parts in its vicinity so that they are also on high voltage. It can be given. possibly the drive shaft Hollow executed .a'ä.n and as a supply channel for the air: he the coolant to serve. Under certain circumstances, this can reduce the cooling of the in 'near the anode located parts of the tube are improved.

Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Fig. i der Zeichnung stellt den anodenseitigen Teil einer Röntgenröhre mit Schutzmantel nach der Erfindung im Durchschnitt dar.The invention is explained in more detail using an exemplary embodiment. Fig. I of the drawing shows the anode-side part of an X-ray tube with a protective jacket according to the invention on average.

Fig.2 zeigt die Form des drehenden Magnetsystems in Richtung der Röhrenachse gesehen.Fig.2 shows the shape of the rotating magnet system in the direction of the tube axis seen.

Fig.3 veranschaulicht eine andere Ausführungsform der Lagerung des Antriebsrotors.Fig.3 illustrates another embodiment of the storage of the Drive rotor.

Die Außenwand der Röntgenröhre besteht aus den Glasteilen i und 2 und dem Metallteil 3. Die zylindrische Anode 4. ist auf einer Welle 5 drehbar. Diese ist an einem Metallteil 6 befestigt, an dessen Rande die gläserne Einstülpung 7 angeschmolzen ist, welche die Anode 4. trägt. Letztgenannte hat eine zylindrische Verlängerung 8, die sich in dein ringförmigen Raum zwischen dem äußeren Teil des gläsernen Wandungsteiles i und der Einstülpung 7 befindet. An seiner äußeren Oberfläche hat die zylindrische Verlängerung 8 einen Eisenring g. Innerhalb der Einstülpung 7 ist ein vierpoliger, permanentmagnetiseher Rotor io drehbar angeordnet. Die Pole i i und 12 (Fig. 2) sind z. B. nordmagnetisch, 13 und 15 sind Südpole. Das Magnetsystem io wird durch einen Elektromotor 15 gedreht. Dieser Motor ist in der Endkappe 16 des metallenen Schutzmantels 17 eingebaut. Seine Wicklungen haben beim Betriebe das Potential des Schutzmantels oder nahezu dieses Potential. Die Anode .l hat beim Betriebe einen sehr hohen Spannungsunterschied gegen die Schutzhaube 17. Weil das Magnetsystem io über seine Welle 18 elektrisch mit dem Metallteil 16 und dadurch finit der Anode verbunden ist, hat dieses Magnetsystem beim Betriebe der Röntgenröhre das Potential der Anode q.. Zwischen dein Magnetsystem io und dem Motor 15 liegt also beim Betriebe Hochspannung. Die Verbindung der Motorwelle i9 mit der Magnetwelle i8 erfolgt darum durch eine Antriebswelle 2o aus isolierendem Material.The outer wall of the X-ray tube consists of glass parts i and 2 and the metal part 3. The cylindrical anode 4. is rotatable on a shaft 5. These is attached to a metal part 6, on the edge of which the glass indentation 7 is melted, which carries the anode 4.. The latter has a cylindrical shape Extension 8, which extends into the annular space between the outer part of the glass wall part i and the indentation 7 is located. On its outer surface the cylindrical extension 8 has an iron ring g. Inside the indentation 7 a four-pole, permanent magnetizing rotor io is rotatably arranged. The poles i i and 12 (Fig. 2) are e.g. B. north magnetic, 13 and 15 are south poles. The magnet system io is rotated by an electric motor 15. This motor is in the end cap 16 of the metal protective jacket 17 installed. Its windings have when operating the potential of the protective jacket or almost this potential. The anode .l has the Operate a very high voltage difference against the protective hood 17. Because that Magnet system io via its shaft 18 electrically with the metal part 16 and thereby is finitely connected to the anode, this magnet system has when the X-ray tube is operating the potential of the anode q .. between the magnet system io and the motor 15 lies So in companies high voltage. The connection of the motor shaft i9 with the magnetic shaft i8 is therefore carried out by a drive shaft 2o made of insulating material.

Weil der Rotor io und der Teil 8 der Anode dasselbe Potential haben, bleibt der zwischen ihnen liegende Teil der Glaswand elektrostatisch unbelastet, so daß die Abstände so klein wie mechanisch ausführbar gehalten werden können. Dadurch gelingt es, die Drehanode mit ganz geringem Schlupf durch das Magnetsystem mitführen zu lassen und rasch auf die gewünschte Drehzahl zu bringen.Because the rotor io and the part 8 of the anode have the same potential, the part of the glass wall between them remains electrostatically unloaded, so that the distances can be kept as small as mechanically feasible. Through this succeeds in the rotating anode with very little slip through the magnet system to be carried along and quickly brought to the desired speed.

Die Magnetwelle 18 ist bei 2i gelagert und dadurch elektrisch mit einem Metallrohr 2.9 verbunden. Dieses Metallrohr bildet die Innenbekleidung einer Bohrung in dem isolierenden Schutzkörper 23. Dieser Schutzkörper wird bekanntlich angeordnet, um Überschläge zwischen den auf Hochspannung befindlichen Teilen und mit der Haube verbundenen, d. h. beim Betriebe meistens geerdeten Teilen zu verhindern. Er nimmt auch das Endstück 24 des Zuführungskabels 2,5 für die Hochspannung in sich auf. Der Stromleiter des Hochspannungskabels 25 ist über den Metallstab 26 mit der Metalleinlage 22 elektrisch verbunden, so daß hierüber die Stromversorgung erfolgt.The magnetic shaft 18 is supported at 2i and therefore electrically with it connected to a metal pipe 2.9. This metal pipe forms the inner lining of a Hole in the insulating protective body 23. This protective body is known arranged to avoid flashovers between the parts and at high voltage connected to the hood, d. H. to prevent mostly earthed parts during operation. It also takes the end piece 24 of the feed cable 2.5 for the high voltage on. The conductor of the high voltage cable 25 is on the metal rod 26 with the Metal insert 22 electrically connected so that the power supply takes place via this.

Die Metallkappe 6 kann -auch länger sein, so daß zwischen dem Rotor i o uud dem Teil 8 ein metallener Teil der Röhrenwand liegt. In diesem Falle kann eine direkte metallische Verbindung zwischen dem Stromleiter 22 und der Metallkappe 6 vorgesehen sein. Der Rotor kann dabei in Wegfall kommen. Ein am Boden der Kappe 6. befestigtes Läger, vorzugsweise ein Kugellager, kann zur drehbaren Halterung des Rotors dienen.The metal cap 6 can also be longer, so that between the rotor i o uud part 8 is a metal part of the tube wall. In this case it can a direct metallic connection between the conductor 22 and the metal cap 6 may be provided. The rotor can be omitted. One at the bottom of the cap 6. Fixed bearing, preferably a ball bearing, can be used for rotatable mounting serve the rotor.

Fig. 3 zeigt diese Ausführungsform. Die kupferne Metallkappe 6 erstreckt sich hier zwischen dem Anodenteil 8 und dem Rotor i o. Ein Chromeisenteil 39 zur Anschmelzung an dem Glasteil i ist an dein kupfernen Teil angelötet. Der Rotor ist mittels eines Kugellagers 38 auf dem Boden der Metallkappe 6 gelagert. Die Metalleinlage 22 im Isolierkörper 23 hat eine trichterartige Fortsetzung 40, durch welche die Luft dicht an dem Boden der Metallkappe 6 geführt wird. Eine Kontaktfeder 41 besorgt die elektrische Verbindung zwischen der Anode und dem Stromleiter 22. .Ein Kugellager für die Drehwelle 5 der Anode ist mit 4z angegeben. 43 ist ein Metallkörper, der einen Teil der von der Anode ausgestrahlten Wärme aufnimmt.Fig. 3 shows this embodiment. The copper metal cap 6 extends here between the anode part 8 and the rotor i o. A chrome iron part 39 to Melting on the glass part i is soldered to your copper part. The rotor is mounted on the bottom of the metal cap 6 by means of a ball bearing 38. The metal insert 22 in the insulating body 23 has a funnel-like continuation 40 through which the Air is guided close to the bottom of the metal cap 6. A contact spring 41 worried the electrical connection between the anode and the conductor 22. A ball bearing for the rotating shaft 5 of the anode is indicated by 4z. 43 is a metal body that absorbs part of the heat radiated from the anode.

Der Isolierkörper 23 ist so ausgebildet, daß ein Durchtrittskanal für Ventilationsluft entsteht. Durch diesen Kanal wird die Luft mit Hilfe des ebenfalls von dem Motor 15 angetriebenen Ventilatorflügels 27 (Fig. i) hindurchgesaugt. Von der Kathodenseite der Röhre her fließt die Ventilationsluft zwischen dem zylindrischen Teile 28 der Schutzhaube und dem um den Metallteil 3 der Röhre herumliegenden Bleimantel 29 nach dem ringförmigen Raum zwischen dem becherartigen Teil 3o des Isolierkörpers 23 und dem Glasteil i der Röntgenröhre. Der Luftkanal setzt sich weiter fort zwischen der Einstülpung 7 und dem in dieselbe hineinragenden Vor-Sprung 31 des Isolierkörpers 23. An seinem der Anode zugewandten Ende hat das Metallrohr 22 Löcher 32, durch welche die Luft in die Bohrung des Teiles 23 hineintreten und zum Ventilatorflüge127 fließen kann. Hinter dem Ventilatorflügel sind in der Metallkappe 16 Löcher 33 vorgesehen, durch welche die Spülluft das Schutzgehäuse verlassen kann.The insulating body 23 is designed so that a passage channel for ventilation air. Through this channel the air with the help of the likewise sucked through by the motor 15 driven fan blade 27 (Fig. i). from on the cathode side of the tube, the ventilation air flows between the cylindrical one Parts 28 of the protective hood and the lead jacket surrounding the metal part 3 of the tube 29 to the annular space between the cup-like part 3o of the insulating body 23 and the glass part i of the X-ray tube. The air channel continues between the indentation 7 and the protruding into the same pre-jump 31 of the insulating body 23. At its end facing the anode, the metal tube 22 has holes 32 through which the air enter into the bore of the part 23 and to the ventilator flights127 can flow. Behind the fan blade there are 16 holes 33 in the metal cap, through which the purge air can leave the protective housing.

Die durch das Gehäuse hindurchgeführte Luft kühlt die Glasteile und Metallanschmelzungen der Röntgenröhre. Gegebenenfalls könnte das Magnetsystem io selbst als Ventilatorflügel ausgeführt sein. Es ist auch möglich, einen Ventilatorflügel neben dem Rotor io auf der Welle 18 zu befestigen.The air passed through the housing cools the glass parts and Metal fusing of the X-ray tube. If necessary, the magnet system could io even be designed as a fan blade. It is also possible to have a fan blade to be attached to the shaft 18 next to the rotor io.

Der Motor 15 mit der Endkappe 16 bildet eine ganz unwesentliche Verlängerung der Schutzhaube. Es wird aber durch diese Konstruktion die Anordnung eines Drehfeldstators, der die Röntgenröhre umgibt, überflüssig gemacht. Hierdurch wird der von der Schutzhaube beanspruchte Platzraum erheblich verkleinert. Es läßt sich eine Regelung der Umlaufgeschwindigkeit der Artode 4 ganz, einfach durch Regelung der Drehzahl des Motors 15 ausführen. Letztgenannter kann als Einphasenkollektormotor ausgeführt sein, so daß seine Drehzahl durch Regelung des Stromes in der Erregerwicklung beliebig gewählt werden kann.The motor 15 with the end cap 16 forms a very insignificant extension the protective hood. However, this construction makes the arrangement of a rotating field stator, that surrounds the X-ray tube, made superfluous. This will remove the from the protective hood Required space is reduced considerably. It can be a regulation of the speed of rotation the Artode 4 quite simply by regulating the speed of the motor 15. The latter can be designed as a single-phase collector motor, so that its speed can be selected at will by regulating the current in the excitation winding.

Da die Röntgenröhre und das Schutzgehäuse im übrigen auf an sich bekannte Weise ausgeführt sein können, sind die %veiteren Teile in der Figur nicht bezeichnet. Deutlichkeitshalber sind nur noch die Sammelvorrichtung 34 mit dem Glühdraht 35 sowie das Strahlenaustrittsfenster 36 und die Filterbüchse 37 schematisch angegeben.Since the X-ray tube and the protective housing are otherwise known per se May be carried out, the% further parts are not designated in the figure. For the sake of clarity, only the collecting device 34 with the filament 35 are left and the beam exit window 36 and the filter sleeve 37 are shown schematically.

Claims

PATENT CLAIMS: -i. Rotating anode x-ray tube with high-voltage protective jacket, whose drive device has a rotatable magnet system and a rotatable armature system has, one of which is mechanically set in rotation and the other, with the the rotating anode is connected, is magnetically entrained, characterized in that that the mechanically driven system is within the magnetically entrained System is located, whose potential les possesses, and idurcn @eiizen on the protective jacket attached electric motor is driven via an insulating drive shaft.

2. Rotating anode X-ray tube with high-voltage protective jacket according to Claim i, characterized in that that the drive rotor is in an indentation of the tube wall that supports the rotating anode is located and the rotating anode extends around this indentation in the annular space has cylindrical part.

3. Rotating anode X-ray tube with high-voltage protective jacket according to claim i or 2, characterized in that for driving the drive rotor the motor of an electrically 'driven fan is used. q ..

Rotating anode x-ray tube with high-voltage protective housing according to claim 3, characterized in that the Drive rotor itself is designed as a fan blade or as a pump rotor or correspondingly acting parts are arranged on its rotating shaft and in its vicinity.

5. rotating anode x-ray tube with high-voltage protective housing according to claim q., Characterized characterized in that the drive shaft is made hollow and as a feed channel for the rinsing air or rinsing liquid.

6. Rotating anode X-ray tube with high-voltage protective housing according to one of the preceding claims, characterized in that for the rotation the drive rotor is provided with a variable speed motor.