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RÖntgenanlage mit einer Regelvorrichtung zur Einstellung des Heizstromes
der Röntgenröhre Das Patent 764 414 betrifft eine Röntgen-anlage mit einer Regelvorrichtung
zur Einstellung des Heizstromes der Röntgenröhren, bei welcher das zur Erfassung
der Einstellung der Regelvorrichtung dienende Glied, z. B. Skala, Zeiger oder Marke,
mit der Regelvorrichtung über Kurven oder Cbersetzungen derart verbunden ist, daß
die Wegstrecke, welche das Glied zurücklegen muß, um bei einer Verstellung der Regelvorrichtung
von einem Höchstwert zu einem Niedrigstwert des Heizstromes zu gelangen, für alle
mit der Regelvorrichtung gegebenenfalls zu betreibenden Röntgenröhren, auch unterschiedlicher
Emissionscharakteristik, gleich lang ist. Die Erfindung betrifft eine weitere Ausbildung
bzw. Verbesserung einer derartigen An7 ordnung und besteht darin, daß die Regelvorrichtung
selbst entsprechende elektrische übersetzungen enthält. Unter der Regelvorrichtung
sind dabei alle zwischen dem zur Erfassung der Einstellung der Regelvorrichtung
dienenden Glied und den Heizklemmen der Röntgenröhre befindlichen Teile zu verstehen.
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In den Zeichnungen sind einige Ausführungsbeispiele für Anordnungen
gemäß der Erfindung schaltungsgemäß dargestellt.
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Bei dem in Abb. i dargestellten Ausführungsbeispiel ist das zur Erfassung
der Einstellung der Regelvorrichtung dienende Glied i i mit dem verschiebbaren Abgriff
12 eines Regelwiderstandes 13 Clekuppelt, der in Reihe mit der Primär%vicklung 14
Z, ZD
des Heiztransformators für die Röntgenröhre geschaltet
ist. Die Sekundärwicklung des Heiztransformators ist mit 15 bezeichnet. Das übersetzungsverhältnis
des Heiztransformators kann entweder durch Verschieben des Regelkontaktes 16 oder
durch Verschieben des Regelkontaktes 17 auf der Primärwicklung 14 geändert werden,
je nachdem, ob der Umschalter 18 ül der Stellung I oder in der Stellung
II steht. Der Umschalter 18 ist mit einem in der Abbildung nicht dargestellten
Arbeitsplatzwähler gekuppelt, durch den die eine oder die andere von zwei Röntgenröhren
an die Sekundärwicklung 15 des Heiztransformators an-eschlossen werden kann. Mit
dem Schalter 18 ist ein weiterer Umschalter ig gekuppelt, durch den je nach
der angeschlossenen Röhre ein mehr oder weniger großer Abstimmwiderstand2o dem Regelwiderstand
13 vorgeschaltet wird. Das Glied ii ist als Zeiger ausgebildet und spielt über einer
dem Regelwiderstand 13 zugeordneten Skala, die in mA Röhrenstrom geeicht ist.
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Die dargestellte Regelvorrichtung wird in folgender Weise geeicht.
Zunächst wird bei der gezeichneten Stellung des Umschalters 18 der Abgriff 16 auf
den Wert Null eingestellt, so daß sich ein mittleres Heiztransformatorübersetzungsverhältnis
ergibt. Darauf wird der verschiebbare Abgriff 12 des Regelwiderstandes 13 auf den
Niedrigstwert des Heizstromes, d. h. in der Abbildung auf einen Röhrenstromwert
von 30mA, eingestellt. Nun wird durch Verschieben des Abgriffes 2 1 der Abstimmwiderstand2o
so geändert, daß in der Röntgenröhre tatsächlich der an der Skala angezeigteStrom
fließt. jetzt wird der Schieber 12 auf einen anderen, beispielsweise den Höchstwert
(iooomA), verstellt und nachgeprüft, ob der tatsächliche Röhrenstrom auch wirklich
der Anzeige an der Skala entspricht. Ist dies nicht der Fall, so wird der veränderliche
Abgriff 16 auf der Wicklung 14 des Heiztransformators nach + oder
- hin verstellt, je nachdem, ob der tatsächliche Röhrenstrom kleiner
oder größer als der angezeigte Wert ist. Zur Kontrolle wiederholt man jetzt die
beiden Einstellungen und verstellt bei etwa noch vorhandenen Abweichungen den Abgriff
21 am Abstimmwiderstand und gegebenenfalls auch. den veränderlichen Abgriff 16 so
lange, bis die -tatsächlich fließenden Ströme den an der Skala angezeigten Strömen
genau entsprechen.
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NunmehrwirdderUmschalter18 indieStellunglI umgelegt, und es werden
für die zweite an die Sekundärwicklung 15 anschließbare Röntgenröhre die entsprechenden
Eichvorgänge durch Verschieben der Abgriffe 17 und 22 vorgenommen. Man sieht, daß
die Wegstrecke, welche das Gliedii zurücklegen muß, um bei einer Verstellung der
Regelvorrichtung von dem Höchstwert (iooomA) zu dem Niedrigstwert (3omA) zu gelangen,
für beide mit der Regelvorrichtung gegebenenfalls zu betreibenden Röntgenröhren,
auch unterschiedlicher Emissionscharakteristik, gleich lang ist.
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Zum besseren Verständnis ist in der Abb. 2 die Abhängigkeit des Röhrenstromes
(mA) von der Heizspannung für beide Röntgenröhren I und II aufgetragen. Man sieht,
daß die Heizspannungen für die beiden Röntgenröhren untereinander verschieden groß
sind. Um von dem Niedrigstwert auf den Höchstwert in der Röntgenröhre I zu gelangen,
muß die Heizspannung von beispielsweise 3 Volt bis auf 6Volt erhöht werden,
während sie bei der Röntgenröhre II von beispielsweise 4,5 Volt bis auf io Volt
erhöht werden muß. Man erreicht bei gleichen Skalenwerten bzw. gleichen zurückzulegenden
Weglängen auf der Skala diese erforderlichen Heizspannungsveränderungen, indem,
wie im vorstehenden beschrieben, die veränderlichen Abgriffe 16 bzw. 17 -und
21 bzw. 22 entsprechend eingestellt werden. Würde man beispielsweise die mA-Werte
der Skala in Abhängigkeit von den Ohmwerten des Regelwiderstandes 13 auftragen,
so würden sich für die beiden Röhren 1 und 11 zwei schräg liegende,
aber einander genau parallel verlaufende Gerade ergeben.
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Sofern die Emissionscharakteristik der verwendeten Röntgenröhren einen
logarithmischen oder wenigstens annähernd logarithrnischen Verlauf hat, was meistens
der Fall ist, so ergibt sich der ini Abb. 2 dargestellte geradlinige Verlauf der
Kurven I und II nur dann, wenn die Skaleneinteilung für den Röhrenstrom (mA) logarithmisch
gewählt ist. Die Abszisse ist in Abb. 2 naturgemäß linear unterteilt. Daraus ergibt
sich ohne weiteres, daß auch alle Zwischenwerte, die an der mA-Skala eingestellt
werden können, ohne besondere Eichung stimmen müssen.
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Es ist nicht unbedingt notwendig, daß das übersetzungsverhältnis des
Heiztransformators selbst einstellbar ist; vielmehr 'kann man auch einen besonderen
Zwischentransformator, gegebenenfalls in Sparschaltung, vor den Heiztransformator
legen und sein übersetzungsverbältnis einstellbar machen. Andererseits kann man
bei dem in Abb. i dargestellten Ausführungsbeispiel die Einstellung des Übersetzungsverhältnisses
statt auf der Primärwicklung g 14 auf der Sekundärwicklung 15 vornehmen. In diesem
Fall dient dann der Schalter 18
gleichzeitig als Arbeitsplatzwähler, der den
Heizfaden entweder der einen oder der anderen Röhre an die Sekundärwicklungi5 anschließt.
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Bei dem in Abb.2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das zur Erfassung
der Einstellung der Regelvorrichtung dienende Gliedii mit dem veränderlichen Abgriff
23 gekuppelt, der auf der Sekundärwicklung24 eines Hilfstransformators verschiebbar
ist. Der PrimärWiCklUng25 des Hilfstransformators ist ein Umschalter26 zugeordnet,
durch den das übersetzungsverhältnis des HilfstransformatorS24,25 einstellbar ist.
Die Sekundärwicklung24 des Hilfstransformators liegt in Reihe mit einem Abstimmwiderstand27
im Primärkreis des HeiztransformatOrS28, an den sekundärseitig wahlweise drei Röntgenröhren
angeschlossen werden können. Die Regelvorrichtung ist über eine Spannungskonstantlialtevorrichtung29
an das Netz angeschlossen. Der Umschalter 2 6 ist mit dem Arbeitsplatzwähler3o
gekuppelt, durch den wahlweise eine von den drei Röntgenröhren angeschlossen wird.
Mit
diesem Arbeitsplatzwähler ist ein weiterer Umschalter31 gekuppelt, durch den die
Größe des Abstimmwiderstandes 27 je nach der angeschlossenen Röhre verändert
wird. Die Größe des Abstimmwiderstandes ist für jede Röntgenröhre an den
Ab-
griffen 35, 36 und 37 an der Primärwicklung 25
des
Hilfstransformators bei der Eichung einstellbar. Die Eichung erfolgt grundsätzlich
in derselben Weise, wie an Hand der Abb. i beschrieben wurde. Die Eichung ist hier
jedoch etwas einfacher. Wenn man nämlich in einer bestimmten Stellung des Abgriffes
23 den Einfluß des Hilfstransfonnators vollständig ausschaltet, bei der in
Abb. 3 gezeichneten Anordnung ist dies der niedrigste 'Wert des Röhrenstromes
(3omA), dann kann die Eichung dieses Niedrigstwertes durch die bei der Eichung des
Höchstwertes oder eines anderen Wertes erfolgende Einstellung der Abgriffe35,
36 bzw. 37
nicht mehr beeinflußt werden.
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Die Abb. 4 zeigt wieder die Abhängigkeit des Röhrenstromes (mA) von
der Heizspannung für die drei Röhren I, II und III. Die zu der Abb. 2 gemachten
Ausführungen gelten sinngemäß auch für die Abb. 4. Bei dem in der Abb.
5 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das über der Röhrenstromskala spielende
Glied i i ebenso wie bei dem in Abb. i dargestellten Ausführungsbeispiel mit dem
verschiebbaren Abgriff 12 eines Regelwiderstandes 13 gekuppelt. Hier ist jedoch
das übersetzungsverhältnis des Hilfstransformators 3 8, 3 9 nicht regelbar.
Die im Sinn der Erfindung erforderliche Übersetzung innerhalb der Regelvorrichtung
wird hier durch einstellbare Widerstände 40, 41, 42 parallel zur Primärwicklung
38 des Heiztransformators geschaffen, und zwar ist für jede der drei mittels
eines Arb#eitsplatzwählers anschließbaren Röntgenröhren ein besonderer ParaHelwiderstand
vorgesehen. Welcher von den Widerständen je-
weils parallel zur Primärwicklung
des Heiztranformators liegt, hängt von der Stellung eines mit dem Arbeitsplatzwähler
gekuppelten Umschalters 43 ab. Mit dem Arbeitsplatzwähler ist auch ein Umschalter
44 gekuppelt, durch den die Größe des AbstimmwiderstandeS 20 entsprechend der jeweils
angeschlossenen Röntgenröhre verändert wird. Der Schalter44 entspricht also in seiner
Wirkungsweise dem Schalter ig in Abb. i. Die einstellbaren Ab-
griffe 45,
46 und 47 am Abstimmwiderstand --yo werden bei der Eichung in derselben Weise eingestellt
wie bei dem in Abb. i dargestellten Ausführungsbeispiel die Abgriffe 21 und 22 des
Abstimmwiderstandes 2o. Die Einstellung der Parallelwiderstände 40, 41 und 42 erfolgt
nach denselben Gesichtspunkten wie bei dem in Abb. i dargestellten Ausführungsbeispiel
die Einstellung der Abgriffe 16, 17.
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Das in Abb. 5 dargestellte Beispiel geht von folgender Erwägung
aus: Durch die Widerstände 13
und 2o fließt ein Strom, der sich zusammensetzt
aus einem Primärstrom, den der Heizwandler 38,
39 aufnimmt, und dem
Strom, der durch den jeweils eingeschalteten Parallelwiderstand 40, 41 und 42 bestimmt
wird. Wird nun die Größe des Parallelwiderstandes geändert, dann ändert sich auch
die Größe des durch die Widerstände 13 und 2o fließenden Stromes. Diese Stromänderung
verursacht aber eine Änderung des Spannungsabfalles in den Widerständen 13 und 2o.
Da die dem Heizkreis vom Netz zugeführte Spannung als konstant angenommen wird,
was beispielsweise durch eine Spannungskonstanthalteeinrichtung 29 gewährleistet
sein kann, ergibt sich, daß eine Änderung des Parallelwiderstandes eine Änderung
der an die Primärwicklung 38 des Heiztransformators anorelegten Spannung
zur Folge hat. Dies bedeutet, daß man durch Parallelschalten eines entsprechend
eingestellten Widerstandes 40, 41 bzw. 42 genau wie in Abb. i durch Einstellung
der Abgriffe 16 bzw. 17 erreichen kann, daß die Wegstrecke, welche das Glied ii
zurücklegen muß, um bei einer Verstellung der Regelvorrichtung von einem Höchstwert
zu einem Niedrigstwert des Heizstromes bzw. Röntgenröhrenstromes zu gelangen, für
alle drei wahlweise anschließbaren Röntgenröhrengleichlang ist, obwohl, wie aus
Abb. 6 ersichtlich ist, der Heizspannungsbereich der drei Röntgenröhren verschieden
groß ist. In der Abb. 7 ist zum besseren Verständnis noch die Abhängigkeit
des Heizstromes bzw. des Röntgenröhrenstromes (mA) der drei Röntgenröhren I, II
und III von den Röhrenwerten der Regelwiderstände 13 und 20 eingetragen.
Die Entfernung zwischen Null und dem Punkt 45 der Abszisse entspricht der Größe
des Abstimmwiderstandes 2o bei der Stellung des Schalters 44 auf I. Die Entfernung
zwischen Null und dem Punkt 46 entspricht der Größe des AbstimmwiderstandeS 20 bei
der Stellung II des Schalters 44 und die Entfernung zwischen Null und dem Punkt
47 der Größe des Abstimmwiderstandes in der Stellung III des Schalters 44. Die Entfernung
zwischen den Punkten 48 und 49 entspricht dem Gesamtwiderstand 13. Die Entfernung
zwischen den Punkten 5o und 5 1 ist genau so groß, desgleichen die Entfernung
zwischen den Punkten 52 und 53. Mal' sieht also an Hand der Abb.7
ohne weiteres, daß die gestellte Bedingung bezüglich der von dem Regelorgan zurückzulegenden
Wegstrecke tatsächlich erfüllt ist.
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Die Parallelwide-rstände 40, 41 und 42 kann man auch auf der Sekundärseite
des Heiztransformators 38,39anordnen, ohne daß dadurchanderWirkungsweise im Prinzip
etwas geändert wird. Es empfiehlt sich dann, die Widerstände unmittelbar an den
Heizklemmen der Röntgenröhren anzuordnen, damit der Arbeitsplatzwähler gleichzeitig
die Röntgenröhre und den Parallelwiderstand auswechselt. Gegebenenfalls kann man
den Parallelwiderstand mit der Röntgenröhre baulich vereinigen, indem man z. B.
in den Heizsockel jeder Röntgenröhre oder in das die Röntgenröhre umgebende Hochspannungsschutzgehäuse
den von vornherein im Sinn der Erfindung bemessenen Parallelwiderstand einbaut.
An Hand einer Eicheinrichtung kann dann der eingebaute Parallelwiderstand bereits
in der Röhrenfabrik bzw. in der die Schutzhaube herstellenden Fabrik entsprechend
geeicht werden, so daß beim
Anschluß der Röhre an den Röntgenapparat
nur noch der Abstimmwiderstand:zo geeicht zu werden braucht. Man kann sogar noch
weiter gehen und auch den Abstimmwiderstand:zo in den Sekundärkreis des Heiztransformators
legen bzw. für jede Röhre einen besonderen Abstimmwiderstand im Sekundärkreis vorsehen
und diesen in derselben Weise wie den zugehörigen Parallelwiderstand mit der Röhre
in der beschriebenen Weise baulich vereinigen. Auch dieser Abstimmwiderstand kann
schon in der Röhrenfabrik entsprechend geeicht werden, so daß beim Anschluß einer
derart ausgerüsteten Röntgenröhre überhaupt keine Eichung mehr erforderlich ist,
denn dann enthält ja der Primärkreis des Heiztransformators nur mehr den für alle
Röhren gleichen regelbaren Widerstand 13-Wie schon an Hand der Abb. i und 2 ausgeführt
wurde, weisen die meisten Röntgenröhren eine geradlinige Abhängigkeit des logarithmisch
aufgetragenen Röhrenstromes von der linear aufgetragenen Hochspannung auf. Gelegentlich
kommt es jedoch vor, daß diese Abhängigkeit nicht durchweg geradlinig ist, sondern
einen Knick aufweist. In diesem Fall kann man jeden der beiden für sich praktisch
geradlinig verlaufenden Teile der Kurven für sich betrachten und für jeden der beiden
Bereiche die Regelvorrichtung im Sinn der Erfindung abgleichen. Beim Übergang von
dem einen Bereich zu dem anderen Bereich muß dann für eine selbsttätige Umschaltung
der Abgleichmittel gesorgt werden.
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Mitunter kommt es auch vor, daß die Ab-
hängigkeit des logarithmisch
aufgetragenen Röhrenstromes von der linear aufgetragenen Heizspannung nicht geradlinig,
sondern schwach gekrümmt verläuft. Zur Beseitigung dieses Mangels kann man zwei
Wege beschreiten. Entweder ändert man die logarithmische Skala des Röhrenstromes
so ab, daß sich wieder eine vollkommen geradlinige Ab-
hängigkeit ergibt,
oder man behält die logarithmische Skaleneinteilung für den Röhrenstrom bei und
schaltet zwischen das auf der Skala spielende Glied i i und den Schieber 12 in den
Abb. i und 5
bzw. Schieber 23 in Abb. 3 eine entsprechende Übersetzung.
Statt einer solchen mechanischen Übersetzung kann man natürlich auch die Regelcharakteristik
des Widerstandes 14 bzw. der Regelwicklung 24 entsprechend ändern. Diese Maßnahme
setzt natürlich voraus, daß alle wahhveise an die betreffende Regelvorrichtung anschließbaren
Röntgenröhren die gleiche Krümmung in der Abhängigkeit des Röhrenstromes von der
Heizspannung aufweisen. Dies pflegt aber in der Regel der Fall zu sein. Im übrigen
ist zu bemerken, daß man durch die Abstimmwiderstände 2o bzw. 27 und bei
den Abb. i und 5 auch durch den Regelwiderstand 13 ohnehin eine etwa vorhandene
Krümmung der Kurven kompensieren kann. Diese Erscheinung hat ihre Ursache in der
Stromabhängigkeit der Widerstände.
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Die vorliegende Erfindung ist ebenso wie die den Gegenstand des Hauptpatents
bildende Erfindung besonders geeignet für Röntgenanlagen, bei denen ein überlastungsschutz
durch nomigrammäßige Kupplung der drei Einstellgrößen Röhrenspannung, Röhrenstrom
und Belastungszeit erzielt wird, und zwar deshalb, weil sich die logarithmische
Verstellung des Gliedes ii besonders einfach und zweckentsprechend in -eine solche
Automatik einbauen läßt. In einem solchen Fall braucht natürlich die in den Abbildungen
dargestellte Skala für den Röhrenstrom (mA) nach außen hin garnicht in Erscheinung
zu treten. Wesentlich ist dabei nur, daß das Glied i i so wirkt, wie an Hand der
Ausführungsbeispiele beschrieben worden ist.