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Verfahren zur .Kühlung des punktförn eigen Brennflecks einer aus dünnem
Blech bestehenden Anode einer Röntgenröhre Zusatz zum Patent Egg z97 Gegenstand
des Hauptpatents ist ein Verfahren zur Kühlung des punktförmigen Brennflecks einer
aus dünnem Blech bestehenden Anode einer Röntgenröhre mittels Kühlgas, dessen Kennzeichen
darin besteht, daß ein aus einer in der Nähe des Brennflecks auf der Außenseite
des Anodenblechs angeordneten Düse mit möglichst hoher Geschwindigkeit austretender
Luft- oder Gasstrom auf die dem Brennfleck gegenüberliegende Seite des Anodenblechs
gerichtet wird.
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Die Erfindung stellt eine Vervollkommnung der im Hauptpatent geschützten
Erfindung dar. Sie beruht auf der Ausnutzung der an und für sich bekannten Erscheinung,
daß verschiedene Gase, z. B. Kohlensäure, Ammoniak, schweflige Säure, bei Druckentlastung
und einer bestimmten Temperatur eine merkliche Abkühlung erleiden. Besonders groß
ist diese Temperaturerniedrigung bei Kohlensäure, so daß man bekanntlich durch Ausblasen
von komprimierter Kohlensäure die Temperatur bis unter den Schmelzpunkt der Kohlensäure
(-57°) erniedrigen kann, so daß das ausströmende Gas zum Kohlensäureschnee kondensiert.
Dieser Thomson-Joule-Effekt ist bei Kohlensäure derart ausgeprägt, daß gegenüber
Luft trotz deren größerer spezifischer Wärme unter gleichen Arbeitsbedingungen eine
mehr als vierfach stärkere Kühlwirkung erzielt werden kann. Die übrigen vorstehend
genannten Gase geben einen ähnlich guten Nutzeffekt. Sie besitzen jedoch den Nachteil,
die menschlichen Schleimhäute zu reizen, so daß man die abziehenden Gase unschädlich
machen, z. B. absorbieren oder kondensieren, muß.
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Eine einfache Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist
in der beili'egenden Zeichnung wiedergegeben.
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Eine Röntgenröhre i bekannter Bauart besitzt die Kathode io und die
Anode i i. Die zum Betriebe erforderliche Spannung wird aus dem Hochspannungsgenerator
2 entnommen und an die Kathode io und die Anode i i angelegt. Die Anode i i besteht,
wie aus der vergrößerten Abbildung in Fig.2 ersichtlich ist, aus einem Rohr, dessen
in das Rohrinnere hineinragendes Ende i io durch ein dünnwandiges Blech i i i aus
hochschmelzendem Metall abgeschlossen ist, z. B. Wolfram. In dieses Anodenrohr ragt
eine Düse -112 hinein, deren öffnung i i 3 sich in der Nähe des Blechs i i i befindet.
Diese Düse 112 steht durch eine Rohrverbindung 3 mit einem Kohlensäurebehälter 4.,,
z. B. einer Stahlflasche
mit auf 15o Atmosphären komprimierter
Kohlensäure, in Verbindung. Zur Erzielung der erforderlichen Hochspannungsisolierung
wird die Rohrleitung 3 zweckmäßigerweise aus einem Nichtleiter, z. B. Gummi, hergestellt.
Das Absperrventil 40 kann man sodann an der Stahlflasche q. anordnen.
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Bei der Inbetriebnahme einer mit der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung
versehenen Röntgenröhre öffnet man zunächst das Entspannungsventil nur wenig, schaltet
dann die Hochspannung ein und erhöht schließlich durch stärkere Kohlensäureabgabe
die Kühlung entsprechend der zunehmenden Erhitzung des Anodenblechs.
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Es hat sich gezeigt, daß der Kühlungseffekt von der apparativen Ausgestaltung
wesentlich beeinflußt wird.
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Benutzt man die vorstehend beschriebene einfache Ausführungsform,
so wird man finden, daß in den meisten Fällen der Verbindungsschlauch zwischen der
Kohlensäurebombe und der Anode sich außen mit Eis beschlägt. Dies ist ein Zeichen
dafür, daß bereits bei der ersten Entspannung ein für den Erfindungszweck nicht
ausgenutzter Kälteverlust eintritt. Diesen Nachteil kann man dadurch verhindern,
daß man das eigentliche Drosselventil in unmittelbarer Nähe der zu kühlenden Fläche
anbringt, d. h. dicht am Brennfleck anordnet. Die Verbindungsleitung zwischen dem
in die Anode hineinragenden Düsenkörper und der Kohlensäurebombe muß in diesem Falle
den vollen Druck vin beispielsweise i 5o Atmosphären aushalten können. Man muß daher
entsprechend stark dimensionierte und durch Gewebeeinlagen verstärkte Gummischläuche
oder noch besser Metallrohre verwenden, die entweder durch ihre Wandausgestaltung
oder durch Einbau von Biegungsspiralen o. dgl. die erforderliche Biegsamkeit besitzen.
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Eine besonders geeignete Ausführungsform einer solchen Düse ist in
der Abb.3 wiedergegeben. In das Anodenrohr it ragt das Düsenrohr i i2 hinein. Das
untere Ende dieses Rohres ist im Innern konisch ausgestaltet und mit einer feinen
Öffnung i 1q. versehen. Das konische 'Rohrende 11q. dient als Sitz für das gleichfalls
konisch gestaltete Ende 115 der Ventilspindel i i 6, welche in bekannter Weise gasdicht
aus dem Düsenrohr 112 herausgeführt wird. Die Öffnung des Ventils erfolgt durch
Drehung der Ventilspindel mit Hilfe des Handgriffs 117. Die Zuführung der Kohlensäure
geschieht durch einen beispielsweise seitlich angeordneten Stutzen i ig, der sich
in die Röhrenverbindung zur Kohlensäurebombe fortsetzt.
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Eine weitere sehr zweckmäßige Ausgestaltung der erfindungsgemäßen
Anordnung besteht darin, daß an Stelle einer einzigen Düsenöffnung eine Mehrzahl
angebracht wird. Beispielsweise kann man als Düsenkopf eine perforierte Platte verwenden,
wie sie als Spinndüse bei der Kunstseidenherstellung Verwendung findet. Man kann
hierbei entweder alle Düsenöffnungen durch ein einziges Verschlußorgan betätigen
oder jeder einzelnen oder einer kleinen Gruppe von Düsenöffnungen je ein Verschlußorgan
zuordnen. Die
Verwendung einer Mehrfachdüse hat auch den Vorteil, daß man
die Intensität der Kühlung genauer regulieren kann.
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Die Düsenöffnung wird man zweckmäßig so anordnen, daß der austretende
Gasstrahl auf die heißeste Stelle direkt auftrifft. Es ist natürlich auch möglich,
einen oder mehrere Gasstrahlen an der zu kühlenden Fläche entlang zu führen, um
eine erhöhte Gasgeschwindigkeit zu erzielen.