DE718031C

DE718031C - Roentgenroehrenanode mit Umlaufkuehlung fuer hohe Leistung

Info

Publication number: DE718031C
Application number: DES136238D
Authority: DE
Inventors: Sigurd Ganswindt
Original assignee: Siemens Reiniger Werke AG
Current assignee: Siemens Reiniger Werke AG
Priority date: 1939-03-10
Filing date: 1939-03-10
Publication date: 1942-02-28

Description

Röntgenröhrenanode mit Umlaufkühlung für hohe Leistung Die Erfindung betrifft eine Röntgenröhrenan-ode mit Umlaufkühlung für hohe Leistung. Es ist bekannt, die Anoden von Röntgenröhren mit umlaufenden flüssigen oder gasförmigen Kühlmitteln zu kühlen. Zu diesem Zweck bildet man die Anode als Hohlkörper aus und leitet das Kühlmittel durch besondere Kanäle oder Röhren in die Nähe des Brennfleckes und ebenso wieder aus der Anode heraus. Das. Kühlmittelverteilungssystem im Innern der Anoden ist dabei gewöhnlich aus Metallteilen gebildet, die bezüglich der An:odenachse symmetrisch zueinander angeordnet sind. Es sind auch Röntgenröhrenanoden bekanntgeworden, in deren Innerem sich mindestens eine Metallrohrspirale befindet, die von dem Kühlmittel durchflossen wird. In beiden Fällen stehen .die Grundflächen der Anodenbohrungen senkrecht zur Anodenachse.

Mit diesen bekannten Ausführungsformen der Anöden konnten die insbesondere bei hohen Röhrenbelastungen erwünschten günstigsten Kühlwirkungen nicht erzielt werden. Denn bei diesen bekannten Anordnungen wird die Wärme von der Antikathode aus im wesentlichen nur in der Richtung der Anodenachse abgeführt, die übrigen für die Wärmeableitung möglichen Raumrichtungen bleiben dagegen unbenutzt. Die Kühlflächen sind gewöhnlich längs der Anodenachse angeordnet und zu weit vom Brennfleck entfernt. Diese bekannten Ausführungsformen haben auch den Nachteil, daß die Temperaturverteilung im und hinter dem Brennfleck ungleichmäßig ist. Dadurch, daß die Antikathodenfläche nicht senkrecht zur Anodenachse steht, werden jene Gebiete des Bren.nfleckes, die weiter von der Kühlfläche entfernt liegen, schlechter gekühlt als die der Kühlfläche näheren Gebiete, und es können dort leicht überlastungen des Antikathodenmaterials. auftreten, die zur Zerstörung der Röntgenröhre führen.

Auch die Temperaturverteilung in der Kühl-

fläche selbst ist bei den bekannten Anord-

nungen sehr ungleichmäßig. Die dem Brenn-

fleck nächstgelegenen Stellen werden beev_-

ders stark beansprucht, während die übi'i'i

Stellen nur verhältnismäßig wenig zur All;!

hing; beitra-en. An den stärker beanspruchten

Stellen kann durch die Temperaturerhöhung hei Verwendung von öl als Kühlmittel leicht hlkohle entstehen, die ebenfalls zur Zerstörung der Röhre führen kann.

Ferner sind Kühlmittelverteilungssysteme bekanntgeworden, bei denen die Kühlfläche in verhältnismäßig geringem Abstand hinter der Antikathodenplatte und parallel zu dieser angeordnet ist oder bei denen das I%ühlmittel durch spiralförmige Kanäle bzw. Kühlrohre in dieser parallelen Ebene geleitet wird. Derartige Kühleinrichtungen haben den Nachteil, daß die Temperaturverteilung auf der Kühlfläche sehr ungleichmäßig ist, so daß, besonders bei hohen Leistungen, an den dem Brennfleck gegenüberliegenden Stellen der Kühlfläche leicht ölkohlebildung auftreten kann.
Es sind auch Kühlvorrichtungen für Röntgenröhren bekanntgeworden, bei denen das Kühlmittel durch ein schrau.benlinienförinig gewundenes, dem Anodenzylinder anliegendes Kühlrohrsystem strömt. Wenn bei diesen Anordnungen auch ein verhältnismäßig großer Teil des Raumwinkels hinter dem Brennfleck von dem Kühlrohr umfaßt ist, so erfolgt doch auch eine äußerst ungleichmäßige Erhitzung der Antikathode. Diese Ungleichmäßigkeit ist dabei noch dadurch besonders verstärkt, daß die Antikathodenfläche nicht senkrecht auf der Anodenachse steht, sondern schräg. Es ist also gerade an jenen Stellen der Anode, die dem Brennfleck am nächsten liegen, die also für eine wirkungsvolle Kühlung am wichtigsten sind, ein grundsätzlicher Fehler dadurch vorhanden, daß ein verhältnismäßig großer Bereich des Anodenkörpers bzw. der Antikathodenflä.che infolge der bestehenden, kühlungstechnisch schlechten Unsymmetrie weit entfernt von dem Kühlrohrsystem angeordnet ist.
Gemäß der Erfindung lassen sich diese Nachteile dadurch vermeiden, daß das Kühlmittel den Brennfleck derart längs einer im wesentlichen kugelhaubenähnlichen Fläche umspült, daß alle Teile des Kühlmittellaufes gleiche Wärmezufuhr erhalten. Das Kühlmittel kann auch durch Kanäle längs dieser j Fläche geleitet werden.

Bei dieser Anordnung ist der ganze hinter dem Brennfleck liegende Raumwinkel des Anodenkörpers gleichmäßig für die Wärmeableitung ausgenutzt. Die Kühlfläche ist unmittelbar um den Brennfleck herum angeord-

net und hat von ihm an allen Stellen des in

Frage kommenden Gebietes ungefähr die

gleiche Entfernung. Die Kühlwirkung ist auf

`-diese Weise wesentlich erhöht, und die Tempe-

?ryturverteilung im Brennfleck und auch in

`@ler Iiiihlfläche ist gleichmäßig. Die Kühl-

ilächen können zwecks Vergrötierung und damit zwecks Erhöhung ihrer Kühli@irkung durch Wirbelbildung im Kühlmittel vorteilhafterweise mit Rillen oder Vorsprüngen längs der oder quer zur Bewegungsrichtung des Kühlmittels ausgestattet sein.

Durch Aufteilung des Kühlmittelstromes in -zwei .oder mehrere längs. der Kühlfläche verlaufende Parallelzweige kann die gesamte Kühlfläche bei gleichbleibendem Durchflußquerschnitt vorteilhaft vergrößert werden.
In den Abb. i, 2 und 3 sind zwei Ausführungsformen der neuen Anoden dargestellt. In der Abb. i ist eine Anode im Längsschnitt wiedergegeben, bei der das Kühlmittel den Brennfleck längs einer Kugelhaubenfläche umspült. Das Kühlmittel gelangt durch das Rohr i in den mittels Ansatzstücken 2 und 3 in seiner Lage gegen Verschieben und Verdrehen gesicherten Verdrängungskörper und strömt dann durch die Öffnung 5 auf die als Kugelhaube ausgebildete, quer zur Bewegungsrichtung des Kühlmittels verlaufende Rillen 6 aufweisende Kühlfläche 7 der Anode B. In der Grundfläche der kugelhaubenförmigen Kühlfläche 7 befindet sich die Antikathoderplatte 9, auf der während des Betriebes der Röhre der Brennfleck io entsteht. Das Kühlmittel umspült die gesamte Kühlfläche 7 gleichmäßig und gelangt durch den zwischen dem Verdrängutigskörper q. und der Anodenwand i i befindlichen Hohlraum i2 wieder aus der Anode heraus. An der Anodeneiland i i sind die Rillen 13 zur Vergrößerung der Oberfläche angebracht. Der Abstand zwischen der Kühlfläche 7 und dem Verdrängungskörper 4. ist so gewählt, daß die Kühlmittelgeschwiudigkeit eine gewünschte, für die Kühlwirkung i optimale Größe erreicht. Um an sämtlichen Stellen der Kühlfläche 7 eine gleich große Geschwindigkeit des Kühlmittels zu erhalten, kann die Kugelhauhenfläche des Verdrängtu7gskörpers a exzentrisch zur Kühlfläche an- i geordnet sein. Die auf der Kühlfläche 7 angebrachten Rillen oder Vorsprünge 6 können verschiedene Größe und Form haben. Vorteilhaft ist es, daß die Kühlfläche 7 zum Zwecke einer gegebenenfalls erforderlichen Reinigung i zugänglich ist, da der Verdrängungskörper q herausnehmbar gemacht ist.
Ein zweites Ausführungsbeispiel der neuen Anode ist in der Abb. 2 im Längsschnitt und in der Abb.3 ixn Schnitt längs der Geraden i: <1-B der Abb.2 dargestellt. Bei dieser Anode fließt das Kühlmittel durch das Rohr iq. in die beiden in der Anode 15 befindlichen Parallelkanäle 16 und 17, die den während des Betriebes der Röntgenröhre auf der Antikathodenplatte 9 entstehenden Brennfleck io in mehreren Krümmungen kugdhaubenförmig umgeben. Das Kühlmittel kann. durch das Rohr 18 wieder aus der Anode herausgelangen. Die Kanäle 16 und 17 können zwecks Vergrößerung ihrer Wandflächen mit Rillen ausgestattet werden.
Selbstverständlich kann das Kühlmittel nicht nur in der .erläuterten Richtung, sondern auch in entgegengesetzter Richtung durch die dargestellten Anoden geleitet werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Röntgenröhrenanode mit Umlaufkühlung für hohe Leistung, dadurch gekennzeichnet, daß das den Brennfleck derart längs einer im wesentlichen kugelhaubenähnlichen Fläche (Kühlfläche) umspült, daß alle Teile des Kühlmittellaufes die gleiche Wärmezufuhr erhalten. z. Röntgenröhrenanode nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das. Kühlmittel längs der Kühlfläche in Kanälen geleitet wird. 3. Röntgenröhrenanode nach Anspruch i oder a, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlfläche längs der oder quer zur Bewegungsrichtung des Kühlmittels verlaufende Rillen .oder Vorsprünge aufweist. q.. Röntgenröhrenanode nach Anspruch i, z oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlmittelführung,durch leinen auswechsej, baren, im Betriebe in seiner Lage; gegen Verschieben und Verdrehen gesicherten Verdrängungskörper derart erfolgt, daß das Kühlmittel durch eine gegenüber der Mitte des Brennflecks liegende öffnung in dem Verdrängungskörper auf die Kühlfläche auftrifft und van da aus gleichmäßig nach allen Richtungen mit einer durch die Entfernung des Verdrängungskörpers von der Kühlfläche .einstellbaren, für die Kühlwirkung besonders: geeigneten Geschwindig-' keit verteilt wird. 5. Röntgenröhrenanode nach Anspruchq., dadurch gekennzeichnet, daß die kugelhaubenähnliche Fläche des Kühlmittelverdrängungskörpers zur Kühlfläche der Anode exzentrisch angeordnet ist. 6. Röntgenröhrenanode nach Anspruch i, z oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die in der kugelhaubenähnlichen, den Brennfleck umschließenden Fläche liegenden Kanäle oder Rillen für das Kühlmittel einander parallel geschaltet sänd.