DE913678C

DE913678C - X-ray tube with rotating anode and oil-filled protective hood

Info

Publication number: DE913678C
Application number: DEU1602A
Authority: DE
Inventors: Alfred Ungelenk
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1952-04-04
Filing date: 1952-04-04
Publication date: 1954-06-18

Description

Röntgenröhre mit Drehanode und ölgefüllter Schutzhaube Es ist bekannt, Röntgenröhren, deren Anoden, während der Belastung umlaufen müssen, in metallisch umschlossenen, hochspannungs- und strahlengeschützten Schutzhauben unterzubringen.X-ray tube with rotating anode and oil-filled protective hood It is known X-ray tubes, the anodes of which must rotate during the load, in metallic to accommodate enclosed, high-voltage and radiation-protected protective hoods.

Bild i zeigt Einzelheiten der heute allgemein üblichen Bauart derartiger Schutzhauben. Die Röntgenröhre, die aus dem Glaskolben i, der Glühkathode z, der Drehanode mit Strahlungskühlung 3 und dem Läufer 4 besteht, befindet sich innerhalb der öldichten Metallhaube 5. Die Zuführung des hochgespannten Betriebsstromes zur Kathode und Anode der Röntgenröhre und des Heizstromes für die Kathode erfolgt durch gummiisolierte, biegsame und außerhalb der Haube metallumhüllte Kabel, die im Innern der Haube in den aus Isolierstoff bestehenden Endverschlüssen 6 und 7 enden. An diesen Endverschlüssen ist die Röhre frei tragend gehaltert. Zum Antrieb der in der Röhre umlaufenden Anode dient ein organisch mit der Röhre und der Schutzhaube verbundener Elektromotor, dessen auf der Anodenwelle sitzender Kurzschlußläufer q sich im Röhreninnern befindet, während der den Anodenhals der Röhre umgreifende Antriebsständer 8 außerhalb der Röhre, aber auch im Innern der Haube untergebracht ist. Die Drehanode 3 und der mit ihr fest verbundene Läufer 4 ruhen auf Wälzlagern, die sich im Innern des Läufers ¢ befinden.Fig. I shows details of the construction of this type that is generally used today Protective hoods. The X-ray tube, which consists of the glass bulb i, the hot cathode z, the Rotary anode with radiation cooling 3 and the rotor 4 is located inside the oil-tight metal hood 5. The supply of the high-voltage operating current to The cathode and anode of the X-ray tube and the heating current for the cathode are carried out through rubber-insulated, flexible and metal-sheathed cables outside the hood, which are inside of the hood end in the terminations 6 and 7 made of insulating material. At The tube is held in a cantilevered manner by these terminations. To drive the in The anode surrounding the tube is used organically with the tube and the protective cover connected electric motor, its squirrel cage located on the anode shaft q is located inside the tube, while the one encompasses the anode neck of the tube Drive stand 8 housed outside the tube, but also inside the hood is. The rotating anode 3 and the rotor 4 firmly connected to it rest on roller bearings, which are inside the rotor ¢.

Der gesamte Hohlraum zwischen der Röhre und der Haubenwand ist mit Öl ausgefüllt. Das Öl übernimmt außerhalb, der Röntgenröhre die Isolation der Hochspannung zwischen den Polen der Röhre und gegen das geerdete Haubengehäuse. Üblicherweise hat jeder Röhrenpol ein Potential von etwa der Hälfte der Gesamtröhrenspannung gegen Erde. Der Ständer 8 liegt auf Erdpotential, er wird unmittelbar aus dem Netz gespeist. Zwischen ihm und dem Läufer q. liegt also die Hälfte der Röhrenbetriebsspannung. Die radiale Isolation zwischen dem auf Anodenpotential stehenden Läufer q. im Innern der Röhre und dem geerdeten Ständer 8 wird in Reihenschaltung von der Hochvakuumstrecke g, der Glaskolbenwand, einer Ölschicht und der Schicht io aus festem Isolierstoff gewährt.The entire cavity between the tube and the hood wall is with Oil filled. The oil takes over the isolation of the high voltage outside the X-ray tube between the poles of the tube and against the earthed hood housing. Usually each tube pole has a potential of about half of the total tube voltage Earth. The stator 8 is at ground potential, it is immediate fed from the grid. Between him and the runner q. so is half of the Tube operating voltage. The radial isolation between the one at anode potential Runner q. inside the tube and the grounded stand 8 is connected in series from the high vacuum section g, the glass bulb wall, an oil layer and the layer io made of solid insulating material.

Die betriebsmäßig in der Röhre :erzeugte Wärme wird von dem umgebenden Öl aufgenommen, durch natürliche Ölumwälzung an die metallische Haubenwand und schließlich an die Außenluft abgegeben.The operational in the tube: the heat generated is from the surrounding Oil absorbed, through natural oil circulation to the metal hood wall and finally released to the outside air.

Die für den Anodenumlauf notwendige Leistung des Antriebsmotors von 5o bis ioo Watt geht ebenfalls in das Isolier- und Kühlöl und muß mit nach außen abgeleitet werden.The power of the drive motor of 50 to 100 watts also go into the insulating and cooling oil and must go outside with it be derived.

Gemäß der Erfindung werden bei einer solchen Einheit, bestehend aus einer Direhanodenröntgenröhre mit Strahlungskühlung und einer Schutzhaube, mit Öl als Isolier- und Kühlmittel, die Abmessungen und das Gewicht dadurch verkleinert und der Aufbau vereinfacht, da<ä der Antriebsständer außerhalb des Ölraumes der Haube angebracht wird.According to the invention, in such a unit, consisting of a Direhanode X-ray tube with radiation cooling and a protective hood with oil as an insulating and coolant, the dimensions and weight are reduced as a result and the structure is simplified because the drive stand is outside the oil chamber of the Hood is attached.

In Bild 2 ist eine Ausführungsform der neuen Einheit dargestellt. Die Röntgenröhre mit dem Glaskolben i, der Glühkathode 2, der Drehanode mit Strahlungskühlung 3 und dem Läufer q. befindet sich wie bei Bild i innerhalb der ölgefüllten Metallhaube 5 mit den Hochspannungskabeln 6 und 7. In dem gegenüber Bild i etwas verlängerten Anodenhals der Röhre ist der Läufer q nahe dem Außenende untergebracht.Figure 2 shows an embodiment of the new unit. The X-ray tube with the glass bulb i, the hot cathode 2, the rotating anode with radiation cooling 3 and the runner q. is located inside the oil-filled metal hood, as in picture i 5 with the high voltage cables 6 and 7. In the opposite picture i a little longer The anode neck of the tube, the runner q is housed near the outer end.

Durch die in Wälzlagern i i ruhende Welle i 2 ist der Läufer q. mit der tellerförmigen Anode 3 aus Wolfram fest verbunden. Die Wälzlager i i werden getragen von dem aus Metall und Glas bestehenden Lagergehäuse i3, das mit dem Anodenhals der Röhre durch Glasstützen i¢ fest verbunden ist. Etwa in der Mitte des Anodenhalses ist, diesen außen umgreifend, ein Metallring 15 befestigt, der durch die Kolbenwand und das Lagergehäuse 13 hindurch mit den Wälzlagern i i und somit mit der Anode 3 elektrisch leitend verbunden ist. Auf diesem Weg wird vom Anodenkabel ? her über den lösbaren Kontakt 16 der Röhrenbetriebsstrom der Anode zugeleitet.The rotor q is due to the shaft i 2 resting in roller bearings i i. with firmly connected to the plate-shaped anode 3 made of tungsten. The bearings i i will be supported by the metal and glass bearing housing i3 with the anode neck the tube is firmly connected by glass supports i ¢. Approximately in the middle of the anode neck is, encompassing this outside, a metal ring 15 attached through the piston wall and the bearing housing 13 through with the roller bearings i i and thus with the anode 3 is electrically connected. This way is from the anode cable? over the releasable contact 16 is supplied with the tube operating current of the anode.

Die Schutzhaube ist am anodenseitigen Ende mit einer zylindrischen Ausstülpung 17 aus Nichteisenmetall versehen, in die der Anodenhals der Röhre hineinragt. Der auf Anodenpotential stehende Läufer q. ist durch Vakuumstrecken, g, die Glaskolbenwand, Ölschichten und feste Isolierschichten i o von der geerdeten Haubenausstülpuug 17 isoliert.The protective hood has a cylindrical end on the anode side Protrusion 17 made of non-ferrous metal, into which the anode neck of the tube protrudes. The rotor q which is at anode potential. is by vacuum stretching, g, the glass bulb wall, Oil layers and solid insulating layers i o from the earthed hood protuberance 17 isolated.

Auf die Ausstülpung 17 ist auf gleiche Höhe mit dem Läufer q. der Antriebsständer 8 .aufgeschoben. Dias von dem Ständer erzeugte magnetische Drehfeld greift durch die zwischen. ihm und dem Läufer in radialer Richtung liegenden Metall-, Isolierstoff-und Vakuumsschichten hindurch und bringt den Läufer und damit die gesamte Anode zum Umlaufen. Die Speisung des Ständers ierfolgt unmittelbar aus dem Netz. Da er sich, im Gegensatz zu Bild i, in Luft befindet, braucht seine in Wärme umgesetzte elektrische Energieaufnahme nicht wie bei Bild i von dem Isolier- und Kühlöl der Schutzhaube mit aufgenommen zu werden. Der Ständer gibt seine Wärme unmittelbar an die umgebende Luft ab. Dies bedeutet eine wichtige Entlastung im Hinblick auf die beiden Hauptaufgaben des in der Schutzhaube befindlichen Öls, nämlich einerseits die Hochspannungsisolation bei kleinen Abmessungen zu gewährleisten, andererseits die durch den Röhrenbetrieb hauptsächlich in. der Anode erzeugte Wärmemenge von der Röhre wegzuführen. Die in der Haube befindliche Ölmenge muß bei einem angestrengten Röntgenbetrieb hinsichtlich ihres Wärmespeichervermögens oft stark in Anspruch genommen werden. Infolge des Wegfalles der zusätzlichen Ölerwärmung durch den Antriebsständer kann gemäß der Erfindung das Kühlöl der Haube, wenn man -eine bestimmte höchste Öltemperatur festgelegt hat, entweder eine länger dauernde oder eine höher liegende Röhrenbelastung vertragen, oder man kann mit einer kleineren und damit leichteren Kühlölmenge und einer kleineren Haubenoberfläche auskommen. Als Ergebnis erhält man eine kleinere und leichtere Einheit einer Direhanodenröhre mit Schutzhaube. Weiter ergibt sich der Vorteil, daß man die Schwierigkeit der öldichten Einführung der elektrischen Zuleitungen zumStänder imInnern derHaubevermeidet. Mögliche Störungen am Ständer sind, da er von außen leicht zugänglich ist, gut zu erkennen. Eine notwendige Auswechslung ist leicht und, ohne mit dem Ölinhalt der Haube in. Berührung zu kommen, möglich. Der Ständer ist mit einer Schutzkappe 18 eingehüllt, die Löcher für den Zutritt der Kühlluft besitzt.The protuberance 17 is at the same height as the runner q. the Drive stand 8. Pushed on. The rotating magnetic field generated by the stand intervenes through the between. him and the rotor lying in the radial direction metal, Insulating material and vacuum layers through and brings the runner and thus the entire Anode to circulate. The stator is fed directly from the mains. Since it is in air, in contrast to picture i, it needs to be converted into heat electrical energy consumption not as in picture i of the insulating and cooling oil of the Protective hood to be included. The stand gives its warmth directly to the surrounding air. This means an important discharge in terms of the two main tasks of the oil in the protective hood, namely on the one hand to ensure high-voltage insulation with small dimensions, on the other hand the amount of heat generated by the tube operation mainly in the anode of away from the tube. The amount of oil in the hood must be used with a strenuous effort X-ray operation is often heavily used in terms of its heat storage capacity will. As a result of the elimination of additional oil heating by the drive stand can, according to the invention, the cooling oil of the hood, if -a certain highest Oil temperature has set, either a longer lasting or a higher one Tube load tolerated, or you can with a smaller and thus lighter one Get by with the amount of cooling oil and a smaller hood surface. As a result, it receives a smaller and lighter unit of a direhanode tube with a protective cover. There is also the advantage of eliminating the difficulty of the oil-tight introduction the electrical leads to the stand inside the hood. Possible malfunctions on the stand, as it is easily accessible from the outside, are easy to recognize. A necessary one Replacement is easy and without coming into contact with the oil content of the hood, possible. The stand is covered with a protective cap 18, the holes for the Has access to the cooling air.

Die Schutzhaube hat ein. öldicht eingesetztes Fenster ig aus einem den Austritt des nutzbaren Röntgenstrahlenkegels 2o wenig schwächenden Stoff. Die aus der Röntgenröhre sonst noch austretende, jedoch unerwünschte Strahlung wird von den Metallwänden der Haube und den an diesen zusätzlich angebrachten Strahlensehutzschichten unschädlich gemacht.The protective hood has a. Oil-tight inserted window ig from one the exit of the usable X-ray cone 2o little attenuating substance. the radiation that otherwise emerges from the X-ray tube but is undesirable from the metal walls of the hood and the additional radiation protection layers attached to them rendered harmless.

Die Lagerung der Röhre in der Haube derart, daß der Strahlenbrennfleck 21 in die Spitze des gewünschten Strahlenkegels 2o zu liegen kommt, geschieht durch das Einschieben des Anodenhalses der Röhre in .die Ausstülpung 17 der Haube, die Zentrierung und Befestigung .des Kathodenhalsendes an dem mit dem Endverschluß, des Kathodenkabels 6 verbundenen Tragarm 22 und durch das verstellbare Kontaktstück 16 am Endverschluß des Anodenkabels 7.The storage of the tube in the hood in such a way that the beam focal point 21 comes to lie in the tip of the desired cone of rays 2o happens through the insertion of the anode neck of the tube in .die protuberance 17 of the hood, which Centering and fastening of the cathode neck end to the one with the end cap, of the cathode cable 6 connected support arm 22 and through the adjustable contact piece 16 at the end of the anode cable 7.

Eine andere Verwirklichung des Erfindungsgedankens ist möglich unter Anlehnung an die Bauart gemäß Bild i. Dabei wird die Metallwand der Schutzhaube in der Zone des Antriebsständers über dessen volle Breite hinweg stark eingeschnürt und durch die Bohrung des Ständers hindurchgeführt. Auf diese Weise wird der Ständer eben; falls aus dem Ölraum herausgenommen, und in Luft gebracht. Die räumliche Lage von Läufer und Ständer zueinander ändert sich hierdurch nicht. So wird es ermöglicht, auch Röhren mit DTehanode der bisherigen Bauart für Betrieb in Ö1 in einer Haube nach dem Erfindungsgedanken zu betreiben.Another implementation of the concept of the invention is possible under Based on the design as shown in Figure i. The metal wall becomes the protective hood strongly constricted in the zone of the drive stand over its full width and passed through the hole in the stand. This way the stand becomes just; if taken out of the oil chamber, and brought into air. The spatial location of runners and This does not change the stand to each other. So it is also possible to use tubes with D-anodes of the previous type for operation to operate in Ö1 in a hood according to the inventive concept.

Die während der Belastung der Röntgenröhre durch Erwärmung und Abkühlung des Öls entstehende Änderung des Volumens der Ölfüllung wird durch den Membrankörper 23 ausgeglichen. Dieser Membrankörper kann nötigenfalls noch eine Sicherheits- oder Alarmeinrichtung steuern, um eine Überschreitung der höchstzulässigen Öltemperatur zu verhindern.During the loading of the X-ray tube by heating and cooling The change in the volume of the oil filling caused by the oil is caused by the membrane body 23 balanced. This membrane body can, if necessary, a safety or Control alarm device to ensure that the maximum permissible oil temperature is exceeded to prevent.

Claims

PATENT CLAIM: X-ray tube with rotating anode and oil-filled protective hood, characterized in that the electric drive motor for the moving movement of the anode is designed in such a way that the rotor is inside the tube, while the stand is outside the hood in the air.