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Sicherheitsschaltung für Röntgenröhren mit Drehanode Um bei Röntgenröhren
die Belastung zu steigern, hat man Röhren mit im Betrieb sich drehender Anode angewendet.
Bei der Inbetriebsetzung der-ZD artiger Einrichtungen ist aber darauf zu achten,
daß die Anode der Röntgenröhre sich wirklich in Umdrehung versetzt hat und, die-
richtige Umdrehungszahl aufweist, bevor die Belastung der Röhre eingeschaltet wird.
Denn wenn die stehende Anode belastet werden würde, so hätte dies deren vorzeitig
schnelle Zerstörung zur Folge.
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Die Erfindung bezieht sich auf Schaltungen für Röntgenröhren mit Drehanoden,
die Sicherheit dafür gewähren sollen, daß die Belastung nicht eher ,eingeschaltet
wird, bevor die Drehanode sich in Umdrehung versetzt hat. Die Gründe für das Nichtanlaufen
der Drehanode sind gewöhnlich in Störungen in den Zuleitungen zu suchen.
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Es ist belmnnt, daß die Drehanode mit dem Einschalten der Statorspannung
nicht momentan ihre volle Umdrehungszahl erreicht, sondern hierzu eine bestimmte
Zeit benötigt. Man hat daher in den Zuleitungen zum Statür Verzögerungsschaltschütze
angeordnet, welche die Einschaltung des Beelastungskreises, die in der Regel durch
eine Zeitschaltuhr erfolgt, erst nach einer Zeit betäti 'gen, innerhalb deren die
Drehanode ihre volle Umdrehungszahl rerreicht hat. Eine derartige Verzögerungseinrichtung
schützt die Röntgenröhre
jedoch nicht vor Zerstörung, wenri die
Drehanode infolge einer Unterbrechung in den Statorzuführungen nicht zum Anlauf
kommt. Vielmehr schaltet das Verzögerungsschaltschütz, in diesem Pall die Belastung
auf die noch stillstehende Anode ein. Unterbrechungen- der Leitungen treten aber
des öfteren auf, weil diese zwischen dem Dreh-feldanschlußgerät und der RGntgenröhre
als bewegliche Leitungen ausgebildet sind, um einen beliebigen Z, 13 Ortswechsel
der Röntgenröhre unabhängig von den Bedien-ungsapparaten vornehmen zu können.
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Es ist ferner bekannt, durch Anbringung einer Sperrvorrichtung
den Schalter für die Hochspalinung derart zu blockieren, daß er nur bei geschlossenem
Triebstromkreis eingelegt werden kann. Diese bekannte Vorrichtung überwacht ebenfalls
nur die ordnungsgemäße Betätigung der .einzelnen Schalthandlungen, während sie versagen
muß, sobald Stromunterbrechungen und andere Fehler im Triebstromkreis eintreten,
die nicht auf falsche Handhabung der Schalter zurückzuführen sind.
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Bei Röntgenröhren mit Drehanoden großer Leistung wendet man in gewissen
Fällen große Ano#denkörper an, um die Wärmekapazität zu vergröflern. Diese sogenannten
Schweranoden benötigen naturgemäß eine große Anlaufzeit. Man hat daher eine besondere
Betriebsart ange-wendet, um einen schnelleren Anlauf der Anode zu bewirken. Sie
besteht darin, den Stato#rwicklungen ,eine höhere Spannung zuzuführen, umein stärkeres
Drehfeld zu erzeugen. Es ist erklärlich, daß die Statorwicklungen diese erhöht--
Beanspruchung nur .eine gewisse Zeit aushalten können und durchbrennen werden, wenn
diese Zeit Überschritten wird.
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Auch in diesem Fall wird bei der nächstfolgenden Inbetriebnahme der
Röhre die Drehanode in Umlauf versetzt werden und die Belastung auf die stehende
Anode erfolgen.
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Zur Verhütung aller dieser Störungen und Fehler, die zu einer vorzeitigen
Zerstörung der Anode führen, dient die Sicherheitsschaltung gemäß der Erfirdung.
Bei dieser erfolgt die Belastung der Röntgenröhre mit Drehanode erst dann, wenn
die letztere voll angelaufen ist, und es erfolgt dieUnterbrechung der Belastung,
wenn die bestimmte zulässige Statoranschaltzeit erreicht ist oder eine Leitungsunterbrechung
in den Stromkreisen entsteht. Die E, rfindung besteht darin, daß in einer
oder beiden Zuleitungen zum Drehfeldanschlußgerät Schaltschütze mit einem einstellbaren
elektromagnetischen und thermischen Auslöser und in einer oder zwei Leitungen zum
Stator der Drehanode Schaltschütze angeordnet sind, von denen das erstere die zeit-
und strombedingte Unterbrechung der Statorbelastung bewirkt und die letzteren bei
ordnungsgemäßer Statorerregung ein im Zeitkreis liegendes, eine verzögerte Einschaltung
bewirkendes Schaltschütz freigeben.
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Im folgenden wird diie Erfindung näher erläutert. Die Abbildung zeigt
ein schematisches Beispiel der crfindungs-gemäßen Sicherheitsschaltung an Hand einer
Anordnung für eine schnell anlaufen-de Drehanode. Die Erfindung ist jedoch nicht
auf eine derartige spezielle Schaltung beschränkt.
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Bei einer schnell anlaufenden Drehanode besteht die Statorwicklung
i in beImmiter Weise aus drei Teilwicklungen in Sternschaltung., wobei zwei Wicklungsenden
mit den Ausgangsklemmen des in' diesem Beispiel als Autotransformator ausbildet-en
Transformators 2 verbunden werden, während das dritte Wicklungsende über einen Phasenschubkondensator
3 ebenfalls mit einer Ausgarigsklemme des Transformators 2 verbunden wird.
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Der Betrieb der Schaltanordnung erfolgt über vier Klemmen 4,
5, 6 und 7, von denen die Klemmen 4 und 5 dem Stromkreis dies
Verzögerungsschaltschützes und die Klemmen 6 und 7 dem Stromkreis
des Drehfeldanschlußgerätes angehören. Die in der Abbildung dargestellten Schalterstellungeri
entsprechen der Normalstellung, d. h. dem Ruhezustand der Schaltschütze.
Weiterhin sind noch zwei Klemmen 8 und 9 vorhanden, an denen die Zeitschaltuhr
zur Inbetriebnahme der Röntgenröhre liegt. Wenn der auf dem Schalttisch der Apparatur
befindliche, hier nicht dargestellte Betriebsschalter eingeschaltet wird, wird.
zunächst das parallel zu den Klemmen 4 u - nd 5 liegende Schaltschütz
io erregt und von diesem der Schalter i i geschlossen. Damit wird der Stromkreis,
der an den Klemmen 6, 7 liegt, geschlossen und, sofern in den Statorwicklungen
ein Strom zu fließen b-,#ginnt, die Erregung der Schaltschütze 12 und
13 bewirkt. Sie sind Stromschaltschütze, haben also einen kleinen Innenwiderstand.
Die Schalter 14 und 15
werden geschlossen. Infolgedessen "verden in dem an
clen Klemmen 4 und 5 liegenden Stromkreis des Verzögerungsschaltschützes
sowohl das Schaltschütz 16 als auch das Verzögerungsschaltschütz 17 selbst erregt.
Durch das Schaltschütz 16 werden die Schalter 18 und ig geschlossen. Die Verzög
gerungszeit des Schaltschützes 17 wird in bekamiter Weise gleich der Anlaufzeit
der durch den Stato?r i in Bewegung gesetzten Drehanode gemacht. Nach dieser Zeit
tritt das Schaltschütz 17
in Tätigkeit, öffnet den Schalter:2o und schließt
gleichzeitig den Schalter 21. Das Schaltschütz 16 bleibt jedoch erregt, da der Schalter
18 geschlossen ist, d. h. der Schalter iS hat die Funktion eines Selbsthaltelcontaktes.
Damit sind nunmehr die Schalter ig und 21, die im Kreis der Zeitschaltuhr liegen,
geschlossen lind von dieser kann die Beelastiln- entsprechend der eingestellten
Belichtungszeit geschaltet werden.
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Aus der schrittweisen Wirkungsweise dieser Schaltung ersieht man,
daß dann, wenn eines der Schaltschützt 12, 13 infolge einer Störung im Statorkreis
nicht anspricht, das Verzögerungsrelais 17 nicht freigegeben wird und damit der
Schalter :21 des Zeitkrei,ses nicht geschlossen werden kann. Sollte jedoch die Störung
darin liegen, daß das Schaltrelais 17 voll der vorhergehenden Inbetriebna,hine noch
klebt, d.h. der Schalter-n noch geschlossen ist, so ist der Schalter20 geöffnet
und
damit kann eine Erre-un- des Schaltschütz.es 16 nicht erfol-en
und der Schalter ig bleibt #,-öfiiiet und verlhindert eine Freigab,- der Zeitschaltuhr.
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eim nach Ahlauf der SclIaltzeit für die Anoden-L-Iastung,
d. li. nach heendigter Inhetriebnahme der Röntgenröhre übersehen werden sollte,
den eingangs genannten Bjetriebsschalter wieder auszuschalten und damit die Einsclialtzeit
des Stators i über die zulässige Belastungszeit hinausgeht, so schalten die SchaltSChÜtZe
22 und 23, die in den Zuleittingen zu dem Drelifeldanschlußgerät angeordnet
sind, (fen Statorstromkreis aus. Dies geschieht auch dann, wenn die der Röntgenröhre
länger als die zulässige ", Belastungszeit el des Stators 1
dauern sollte.
Es werden damit sofort die Schalter 14 und 15 -,-öffnet, die Erregung des
Schaltschützes io wird 1,--.,-nd,-t und damit auch der Zeitkreis durch Öffnung des
Schalters ig unterbrochen, d. li. es wird verhindert, daß etwa eine Belastung
der nunmehr auslaufenden Drehanode erfolgt. Die SchaltSChütZe 22 und 23 sind
zu di-es#,-m Zweck mit einem einstellbaren elektroniagnetischen und thermischen
Atislöser versehen, so daß sie nicht nur dann eine Unterbrechung hervorrufen, wenn
die BK-Iastungszeit für den Stator überschritten wird. sc,iid,-,rii auch dann, wenn
durch -eine Störung während des Betriebes der Statorstrom über einen be-
stimmten
Wert ansteigt. Es ist vorteilhaft, mit den `Schaltern der -'#,elialtSC1lÜtZe 22
und 23 eiti2ii weiteren Schalter 2.4 zu koppeln, der dann auch sofürt ein,-
Ausschaltung des Stromkreises für das \',z-#rzö,-#,-rtizigsrelais bewirkt und verhindert,
daß durch ein Klebenbleiben irgendwelcher Schalter trotzdem eine Belastung der nicht
mehr mit voller Tourenzahl laufenden Anode erfolgt.
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Darüber hinaus gibt es in einer Schalteinrichttnig noch eine weitere
Störungsquelle. Beim Betrieb der Röntgenröhre entstehen mitunter im Zusammenwirken
mit den Leitungskapazität-en und Induktivitäten hochfrequente Schwingungen, dic
sich kapazitiv auf das DrebfeldanschlußIgerät übertragen und damit in vielen Fällen
züi einer Z"- r -störun- des Phasenschuhkondensators 3 führen.
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Durch ein Schadhaftwerden des Kondensators 3
ivird das Dr,-bfeldaiisclilußgerät
zwar nicht ganz außer Betriel, gesetzt, aber es wird bewirkt, daß die Drehanod-
nicht mehr mit der vollen Umdrühun-szahl läuft und somit eine Überlastung
b l# derselben eintreten würde. Um nun eine beträchtliche Ver-rößerun- des
Kondensators 3 zu vermeiden. wird geini äß , einer weiteren Ausgestaltung
(kli- Erfindung ein SchaltschÜtZ 25 parallel zu dein Kondensator
3 geschaltet. Es ist als Spannungsgebildet, hat also einen großen schaltschütz
ause Innenwiderstand und spricht an, wenn die Spannung am Kondensator infolge seiner
Zerstörung zusammenbricht. Das SchaltSChÜtZ 25 betätigt dien Scha#Itcr .26,
der in Reihe mit den Schaltern 14 und 1,5 im Kreis des VerzögerungsschaltschÜtz2s
17 liegt. Durch diese Maßnahme wird also auch im Fall einer derartigen Störung der
Kreis des '#7 erzögerungsschaltschützes und damit der Kreis der Zeitschaltuhr außer
Betrieb gesetzt. Di- Schaltan-ordnung kann in .,-"wissen Fällen I noch vereinfacht
würden. indem d.i--, Leitunaen, die -in den Klemmen -i und # liegen, mit den Punkten
27 und 28 verbunden werden. Man könnte statt der beiden Schaltschütze
12 und 13 auch ein einziges in der Leitung29 vorsehen, jedoch hat sich die beschrieben-,-
Anordnunc), als z#v#eelzmäßi".Lr erv."esleil.
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Aus der der erfindungs-ernällen Schaltanordnung ersieht man, daß diese
nicht nur .2in-en Schutz Mewährt, wenn -eine Unterl)recliun"-in den Statorzuleitungen
eintritt, sondern daß auch eine unzulässig lang,- Statorl>elastung verhindert wird,
die z. B. durch einen Erd,schluß in einer Statorleitung bei Apparaten oder L,2itungsnet7.on
mit einseiti- ",eerd-etem Leitungssystern oder durch -ein Vergessen, den Betriebsschalter
auszuschalten, .entstehen kann. Weite-rhin gewährt sie Schutz Kurzschlüsse in den
Statorleitungen und insbesondere bei Schaltstörungen des Verzög,-rungs-Z, z# relaiss
infolge von mechanischen Fehlern oder Isolationsfehlern in den Betätigungsleitung-,Iii
des
Rhingenapparat--, s.