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Röntgeneinrichtung, bei der die Röntgenröhre und der Hochspannungserzeuger
in einem gemeinsamen geerdeten Gehäuse untergebracht sind Bei Einrichtungen für
die Erzeugung und Anwendung sehr hoher elektrischer Spannungen, insbesondere bei
solchen Einrichtungen, bei denen eine elektrische Entladungsröhre oder eine Röntgenröhre
mit einem Hochspannungserzeuger in einem gemeinsamen Behälter untergebracht ist,
macht die Isolation der auf hohen Spannungen gegen Erde sich befindenden Wicklungs-
und Apparateteile große Schwierigkeiten. Da die Abmessungen und das Gewicht derartiger
Einrichtungen möglichst klein gehalten werden sollen, erhöhen sich die Isolationsschwierigkeiten
noch erheblich. Zur Vermeidung dieser Isolationsschwierigkeiten wurde zwar bereits
ein Vorschlag gemacht, der theoretisch ganz richtig ist, dessen Verwirklichung aber,
insbesondere für Einrichtungen für sehr hohe Spannungen .(über etwa Zoo ooo V),
sehr schwierig ist.
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Dieser bekannte Vorschlag bezieht sich auf einen mit einer elektrischen
Entladungsröhre zusammengebauten Hochspannungserzeuger, der nur eine einzige Hochspannungsspule
aufweist. Die zwischen den einzelnen Windungslagen dieser Spule angeordneten Isolationsschichten
ragen so weit über die Stirnseite der Spule hinaus, daß die beim Einschneiden
der
überstehenden Ränder in gleichen Abständen entstehenden Isolierfahnen lagenweise
in radialer Richtung, beispielsweise nach der Mitte der Außenseite der Spule hin,
umgelegt werden können. Durch die umgelegten Isolierfahnen werden Überschläge an
der Stirnseite der Spule vermieden. An einer Stelle des Umfanges der Hochspannungsspule
ist eine in einzelne Stufen unterteilte elektrische Entladungsröhre in die Isolation
der Spule eingebaut. Außerdem sind in die umgelegten Isolationsschichten zum Zweck
der Potentialsteuerung mehrere den Isolationskörper völlig umhüllende metallene
Potentialsteuerungsflächen eingebettet, die gleichzeitig das Potential längs der
Entladungsröhre steuern.
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Vom .Standpunkt der Isolationstechnik aus könnte man annehmen, daß
dieser bekannte Vorschlag zu einer befriedigenden Lösung des Isolationsproblems
beim Bau solcher Einrichtungen führen würde. Die Herstellung einer Hochspannungseinrichtung
nach dem bekannten Vorschlag ist aber dadurch, daß die Hochspannungswicklung aus
einer einzigen Spule bestehen muß, und durch die beim Wickeln in die Spule einzubauenden,
unförmig breiten Isolierschichten äußerst schwierig und umständlich. Auch das Anbringen
der metallenen Potentialsteuerungsflächen, die nicht als Kurzschlußwindungen für
den Hochspannungstransformator wirken dürfen und sich der Form des Isolationskörpers
überall gut anpassen müssen, macht hier besondere Schwierigkeiten. Ferner ist zu
beachten, daß beim einspuligen Aufbau der Hochspannungswicklung diese Spule zur
Vermeidung einer unzweckmäßig hohen Lagenspannung eine bestimmte Breite nicht überschreiten
darf. Daher muß eine Spule für sehr hohe Spannungen (etwa i ooo ooo V), um die erforderliche
Anzahl von Drahtwindungen unterzubringen, sehr hoch gewickelt werden, wodurch die
Streuungsverhältnisse und damit der Wirkungsgrad des betreffenden Hochspannungserzeugers
sehr ungünstig werden.
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Nach der Erfindung, die in den Fig. i und 2 in zwei Ausführungsbeispielen
teilweise im Schnitt und teilweise in der Ansicht schematisch wiedergegeben ist,
ist der Bau einer Röntgeneinrichtung, bei der die Röntgenröhre und der Hochspannungserzeuger
in einem gemeinsamen geerdeten Gehäuse untergebracht sind und die Hochspannung in
mehreren zusammenbandagierten Spulen bzw. Einzelwicklungen erzeugt wird, dadurch
leichter möglich gemacht worden, daß jeweils immer eine zusammenhängende Bandage
alle auf höherem Potential gegen Erde liegenden Spulen bzw. Einzelwicklungen des
Hochspannungserzeugers und des etwa vorhandenen Heiztransformators sowie sämtliche
Verbindungsleitungen einschließlich der Hochspannung führenden Teile .der Röntgenröhre
mit umfaßt und daß jede dieser nacheinander anzubringenden Bandagen zum Zweck der
vollkomme-, nen Potentialsteuerung und damit zur Erreichung einer an sämtlichen
Stellen annähernd gleich großen elektrischen Beanspruchung des Isolationsmaterials
durchgehend mit einer leitenden Schicht überzogen wird, die jeweils mit dem niedrigsten
Potential der in den einzelnen Bandagen eingeschlossenen Teile des Hochspannungserzeugers
verbunden wird.
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Durch die Einführung der über die ganze Oberfläche der einzelnen Bandagen
ausgedehnten und mit den entsprechenden Windungen der Hochspannungsspulen verbundenen
metallenen Beläge wird die Isolation der einzelnen Spulen bzw. der Einzelwicklungen
gegen Erde an allen Stellen lückenlos bis zu dem herausgeführten Hochspannungspol
von leitenden Äquipotentialflächen durchzogen, deren Potential durch den Hochspannungserzeuger
selbst gesteuert wird. Auf diese Weise kann die elektrische Beanspruchung des Isolationsmaterials
an allen Stellen im voraus genau festgelegt werden. Man kommt so mit einem Minimum
an Isolationsmaterial aus und kann daher an Material und Raum sparen, ohne das Material
an bestimmten Stellen über das zulässige Maß elektrisch zu beanspruchen. Wollte
man die Potentialsteuerungsflächen bei gleicher Anordnung und Stärke der einzelnen
Bandagen weglassen, dann würde die Potentialverteilung innerhalb der Isolation eine
ganz andere sein. Die Feldstärke würde von außen nach innen, je nach der Krümmung
der gegen Erde zu isolierenden Flächenelemente, sehr stark zunehmen. Bei den verschiedenen
Teilen des Hochspannungserzeugers sowie bei dessen Verbindungsleitungen mit einem
etwa vorhandenen Heiztransformator und einem Röhrengehäuse liegen ganz verschiedene
Krümmungshalbmesser vor. Infolgedessen sind die Äquipotentialflächen innerhalb der
Isolationsbandagen keineswegs überall konform mit den einzelnen Papierlagen der
Bandage.
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Die Herstellung des neuen Hochspannungserzeugers ist wesentlich einfacher
als die eines einspuligen Hochspannungserzeugers nach dem bekannten Vorschlag. Die
einzeln anzufertigenden und für sich bandagierten Wicklungsteile sowie das Zusammenbandagieren
dieser Teile bietet in der Herstellung keinerlei Schwierigkeiten. Die metallenen
Potentialsteuerungsflächen können beispielsweise dadurch erhalten werden, daß jeweils
für die oberste Lage der Isolierbandagen ein einseitig metallisierter Papierstreifen
oder eine in die Bandagenstreifen eingelegte dünne Metallfolie verwendet wird, wodurch
Kurzschlußwindungen durch die Metallbeläge vermieden werden. Die Steuerungsflächen
können auch durch einen auf die einzelnen Bandagen aufgespritzten Metallbelag gebildet
sein, wobei jeweils, um Kurzschlußwindungen zu vermeiden, am Umfang der Spulen ein
streifenförmiges Flächenstück frei gehalten ist, das unter Zwischenschaltung einer
dünnen Isolationsschicht wiederum mit einem mit dem betreffenden Metallbelag leitend
verbundenen Metallbelag überdeckt sein kann.
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In dem in Fig. i dargestellten ersten Ausführungsbeispiel der neuen
Einrichtung besteht der mit der zweistufigen Röntgenröhre i in dem gemeinsamen Behälter
2 untergebrachte Hochspannungserzeuger aus zwei Transformatoren mit den Eisenkernen
3, 4. jeder dieser Transformatoren hat
zwei voneinander getrennte
Primärwicklungen 5 und zwei Sekundärwicklungen 6. Die Sekundärwicklungen 6 können
wiederum aus mehreren für sich bandagierten Spulen bestehen. Wie in Abb. i gezeigt
ist, sind die vier Sekundärwicklungen 6 derart zusammenbandagiert, daß immer eine
zusammenhängende Bandage 7 alle auf höherem Potential gegen Erde liegenden Einzelwicklungen
6 des Hochspannungserzeugers samt deren Verbindungsleitungen 8 mit umfaßt. Jede
dieser Bandagen 7 ist erfindungsgemäß mit einer leitenden Schicht 9 durchgehend
überzogen, die jeweils mit dem niedrigsten Potential der in den einzelnen Bandagen
eingeschlossenen Teile des Hochspannungserzeugers verbunden ist. Bei einer Gesamtspannung
des einseitig geerdeten Hochspannungserzeugers von beispielsweise 50o kV erhalten
die einzelnen Steuerungsflächen 9 demnach die Potentiale 0,I25, 25o und 375 kV.
Der für die Heizung der Röntgenröhre i vorgesehene Heiztransformator io kann gemäß
der weiteren Erfindung in gleicher Weise mit den leitenden Steuerflächen 9 durchgehend
überzogen sein. Die Röntgenröhre i ist in die stufenweise Bandagierung der Hochspannungsleitung
i i so eingebaut, daß ihre Kathodenseite 12 mit der Hochspannungsleitung in Verbindung
steht. Die Isolationsbandagen 7 und die Steuerungsflächen 9 endigen von der Kathodenseite
der Röntgenröhre ab von innen nach außen gestaffelt, und die ,Steuerungsflächen
9 dienen dabei zur Steuerung des Potentials an der Röntgenröhre. Für den Fall, daß
die Hochspannung nicht an eine im gemeinsamen Behälter untergebrachte Röntgenröhre,
sondern beispielsweise an einen außerhalb des Behälters angeordneten Verbraucher
geführt werden soll, können die Isolationsbandagen 7 und die Steuerungsflächen 9
in entsprechender Weise an einer Hochspannungsdurchführung enden.
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In Fig.2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der neuen Einrichtung
dargestellt. Hierbei wird die Hochspannung in einer Wicklung erzeugt, die in mehrere
Teile 13 unterteilt ist. Der Einfachheit halber wurde für dieses zweite Ausführungsbeispiel
wiederum ein einseitig geerdeter Hochspannungserzeuger gewählt. Die Anordnung der
Bandagen 7 und der Steuerungsflächen 9 ist hier ganz ähnlich wie im ersten Ausführungsbeispiel.
Durch die Verwendung einer einzigen, aus den vier Teilwicklungen 13 bestehenden
Wicklung, die mit der Primärwicklung 14 auf dem Eisenkern 15 angeordnet ist, wird
der Aufbau der Gesamteinrichtung wesentlich einfacher und übersichtlicher, und es
kann bei dieser Ausführung im Vergleich zum ersten Ausführungsbeispiel an Raum und
Gewicht gespart werden.